Введение к работе
Актуальность проблемы. Диссертация посвящена развития мето-
дов расчета и совершенствованию инженерных решений устоев автодорожных мостов путем внедрения в исследуемун область современных достижений теории фундаментостроеняя и механики деформируемых сред, которые связаны с успехами вычислительной техники.
Фактором, влиявшим в наибольшей степени на экономическую эффективность и надежность проектных решений устоев, является способ математического описания силового взаимодействия грунта и со— орукения. Действующие норми проектирования (СНиП 2.05.03-84) определяют воздействие грунта на устой как активное даа-екие по Кулону в предположении плоской поверхности скольтепия оэз кячестми-ного различия при расчетах обсыпного и необсыпного типов устоев. Такая расчетная схема сформировалась есе в то время, когда в мостостроении преобладали массивные береговые опоры в виде гравитационных подпорных стенок. В современных условиях такие устои полностью утратили свое значение и заменены рамными обсыпными либо тонкостенными необсыпными системами, которие требуют иного подхода при расчете. Обсыпные устои, применяемые наиболее широко, не клеят главного признака подпорной стенки, так как не удерживают гертикальнуи грэнь sacunici. Поэтому при их проектировании пр;шя-тая в нормах расчетная схема не может считаться теоретически корректней.
В последнее десятилетие предложен ряд новых систем устоев (зяанкеренныэ устои, устоя из армированного грунта, современные модификации легаевыя устоез и др.), внедрение и практическое изучение которых сдерживается отсутствием теоретически обосноЕашшх методов расчета.
В научных публикациях опкевкм многочисленные аварии, сопровождавшиеся гибзльа или весьма трудоемким восстановлением устоев (А.А..Луга и'др., 1953*1959, В.П.Еремеев и др., 1986,1969), а т.чк-ta бальное число дефектов, нэрупакдах нормальную эксплуатация сооружения (В. П. Еремеев, И.В.Ярцев, 1982). Одновременно па практике применяется большое число лзлисте материалоемккх технических решений устоев. Главная причина этого положения - непраэом-зрлп сцепка или неполный учет факторов силового воздействия грунта па сооружение в нсполь-п ~\их методах расчета.
1072; В.Г.Андреез, Э.А.Езлючпк, Г.К.Глыбипа, 1983), материалоемкость и стош.:ость строптельства необсыпных ("бесконусных") устоев составляет 30+40 % от общих затрат на строительство средних мостов. Для обсыпных устоев, основываясь на данных о расходах на их строительство по современным типовым проектам, моено приблкЕснно принять аналогичный показатель на уровне 10-20 %,
Актуальность темы диссертация обусловлена практической значимостью рассматриваемой проблемы, ее слабой Езученностью, влияющей на технический уровень проектных решений.
Цель работы - создание расчетнс-теоретического аппарата проектирования по предельным состояниям современных разновидностей устоев, моделируемых как стернневые системы в деформируемых средах; разработка и внедрение методов расчета для проектной практики и совершенствования конструктивно-технологических решений.
.Задачи исследования:
изучение физических явлений, определяющих силовое взаимодействие устоев с грунтом; обоснование допущений, составляющих физическую основу расчетных схем;
постановка и решение прикладных задач, необходимых для математического описания напрякешю-деформпрованного состояния устоев к разработки алгоритмов расчета;
разработка расчетных схем, конкретизация связанных с ними вилов предельных состояний, создание алгоритмов и их реализация на ЭВМ;
внедрение разработанных методов расчета, совершенствование на их основе конструктивно-технологических решений устоев, создание фрагментов проектной технологии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
инженерная схематизация силового взаимодействия устоев с грунтовой средой: разработка расчетных схем устоев как стержневых систем з'упругопластической, Еесткопластической, линейно-деформируемой средах;
способ численного решения упругопластической задачи о плос
кой деформации и проотракотвенном напрякенно-деформированном со
стоянии грунтовой среда, моделируемой в соответствии с теорией
пластического течения, конкретизируемой соотношениями обобщенного
закона Іука, условий прочности Мора-Цулона, Мизеса-Шпейхера-Бот-
кина, ^ассоциированного закона течения; «
выявление кинематических механизмов и математическое описа-
рпе изгиба обсыпных устоев в связи с неравномерной осадкой основания и нормальными к осям свай (стоек) перемещениями, грунтовой среды; формулировка возникающих при этом контактних задач;
постановка и решение прикладных задач, неооходнмых для создания алгоритмов расчета обсыпных устоев как стеркневих систем в кесткопластической и линейно-деформируемой средах: I) пространственной задачи о предельном равновесии грунтового массива (мостового конуса), ограниченного откосами, с трех сторон; 2) контактных задач об изгибе сваи (свайного ряда), свайного ктага, стоечной опоры в поле перемещений ґрунтової! среды, досїюрмзруемск силами собственного веса;
разработка совскушюсти критериев предельных состояний, отрл-гаодих предупреадаеше расчетом формы потери несущей способности и особенности используемых клтс/атачэскпх процедур.
На основании выполненных исследований впервые создан хомплеко научно обоснованных методов расчета, обеспечивающих повышение зкс-номической эффективности и нидоаюсти проектных рещеннп, открымк»-щих путь к внедрении и практическое' изучению новых прогрессивных систем устоов автодорожных мостов.
На защиту выносятся:
разрешающие уравнения полученных реиеппй прикладных задач: упругопдэстической задачи (1),(3),(4),(5),- пространственной задача теории предельного равновесия; контактных задач об изгиба стерше-внх систем в поле переїлещанпй грунтовой среды (9),(10),(11),-
нелинейный числешшй метод расчета оснований, грунтовых и взашлодейств^-щих с грунтом сооружений, включающий решение упруго-пластической задачи и реализацию на ЭЬ'-'.; приложение разработанного метода к расчету различных систем устоеъ; обоснование принигаемых допущений, граничных условий, критериев продельных состояний;
инженерный метод расчета обсыпных устоеа, включавший разработку н экспериментальное сбосноганпо расчетных схем з виде стерневых систем в гестхопластической и ликєііио-дефорї/яруемоіі средах, комплексы проверок по предельным состояниям и реализующих алгоритмов.
Реализация работы. Результаты исследований внедрены:
при разработке 1-й и 2-й очередей системы автоматизированного проектирования автомобильных дорог (САПР АЛ);
в "Рекомендациях по проектированит) обсыпных устоев автодорожных мостов", изданных Шнпвтодором РСФСР в IS82 я IS89 гг.;
в проекте "Обсыпные'однорядные свайные и стоечные.устои авто-
дорожных мостов под пролетные строения длиной 1^-24 м", разработанном Воронежским филиалом ІииродорНИИ по плану экспериментального проектирования Госстроя СССР (1982-1983), и новой редакции этого проекта, выполненной по заданию Минавтодора РСФСР (1987);
при работе над темами "Совершенствование методов расчета и конструкций обсыпных устоев автодорожных мостов" (IS82-I985) и "Разработка технологии автоматизированного проектирования автодорожных мостов и путепроводов" (1986-1988) научно-технического сотрудничества меаду институтами Минавтодора РСФСР и Министерства транспорта НРБ;
при выполнении планов внедрения и развития новой техники и внедрения научно-технических достижений Минавтодора PCSCP и института ГипродорНШ (1973-1959).
Лпробеция работы. Основные результаты диссортационноЯ работы докладывались на Ш Всесоюзном совещании по основаниям, фундаментам и механике грунтов (Киев, 1971); семинаре-совещании "Повышение качества строительства мостов за счет широкого применения сборных опор" (Москва, ВДНХ СССР, павильон "Транспортное строительство", 1971); научно-техническом совещании "Повышение качества проектов и эффективности строительства автомобильных дорог путем сирокого применения ЭВМ прк выполнэшш проектне-изнскательезих работ" (Душанбе, 1977); ВсесохшоН научно-технической конференции "Повышенно аффективности и качества транспортного строительства ка EAJfe, а также других районах Сибири и Дальнего Востока" (Москва, 1979); республиканском совещании "Швишзвие эффективности и улучшение качества проектирования и строительства автомобильных дорог и сосрзггещзі па них" (Москва, ВДШ СССР, 1977); семінаре "Строительство и эксплуатация автомобильных дорог в заболоченных и за-сушлдзых районах" Экономической и Социальной комиссии СОН для стран Лзш и Тихого Океана (ЕСКЛТО ООН) (Москва-Петрозаводск, 1987); научно-технических конференциях ВИСИ (1970-1972, 1974-1990), МЛД!Т (1971), ШСИ (1983); П Всесоюзной конференции "Использование достиезкпй нелинейной механики грунтов при проектировании оснований и фундаментов" (Йовкар-Ола, IS89); Всесоюзной научно-технической конференции "Современные метода проектирования, строительства, ремонта и реконструкции автодороших мостов ц путепроводов" (Саратов, 1989).
.Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 30 статьях я аннотациях программ в научно-технических журналах и научных ез-
даниях, выпускаемых центральными а др. издательствами но списку, утверзденному ВАК СССР; тезисах докладов на мевдународном семина-ре, всесоюзных и республиканских конференциях; трех методических документах по проектированию; четырех депонированных работах (статьях, отчетах о 1ШР).
Решение научно-технической проблемы, сформулированной в на-эвения диссертации, потребовало создания (в дополнении к нмещей-ся в нормах проектирования расчетной схеме в виде подпорной стенки) двух методов расчета, включающих расчетные схемы, критерии предельных состояний, программное обеспечение:
универсального, корректного в теоретическом отношении нелинейного метода, основывающегося аа упругопластической модели грунта и предназначенного для расчета различных (в том числе неизученных) систем устоев;
инженерного метода, реализующего математическое моделирование (на основе моделей грунта как жесткоішаотической и линейно-деформируемой среда и вынесенных из экспериментов допущений) обсыпных устоев, которые применяются на практико наиболее широко.
В тебл.1 показана связь современных разновидностей устоев и способов расчетной схематизация присущих им предельных состояний.
Структурная схема на рис. I иллюстрирует взаимную связь частей выполненного исследования, содержащего разработку, теоретическое и экспериментальное обоснование методов расчета, развитие конструктивно-технологических принципов проектирования и их реализацию в разрзбоганшх проектах.
I. Нелинейный метод расчета устоев
Рассматриваема і.:етод вглючает ре-ленив упруголлзстической задачи для грунтов, программное обеспечение, критерии предельных состоянии, принципы конечно-элементной формализации рассчитываема систем. Нелинейный метод включает две верегал плоскую (плоская деформация) и осеекмметоичкую. Іііго процедурную основу составляет метод начальных кппряадялй (;ШН) в сочетании с !Ю (О.Зенкевич, 1975), а теоретическую - математическое описание грунта как сплошной изотропной еррдм, моделируемой в соответствии с теорией пластического течения. В расчете рассматриваются полішо значения
Расчетные слеші twees Ша&ща 1
и оьлааяи их прасоп'ершго использования
?1&
Шипы
(/ОП0Є&
Схемы (поперечные сечения) е/стоса
їхєр&нєзая система
ияшіеше
ТГ~яг-Л7~Ш /»\r~ ~ti> "' M Ш '>'' ы
Л
И
jftw.Tocre/ws/e
hMOiCiiVHi/e VC7IQU
\A
"... ~=f=\f,l "^Г'Ч
-5 І тяч» т \і.г -prznrra'
- . , . -- - ^ -і -«
А
и
іхрнир/ю
ск'єрг&іх
еккнох
И
А
н
ClXiVSAKf TpufUpOSGMi.l,
грунта
А
и
Сметные устий
pryy w m t/.
A
H
H
В таблице обозначено: I - оголовок, 2 - лекень, 3 - подпорная стенка (шпунтовий ряд),' 4 - свайный ряд, Б - стоечный ряд, 6 -шаршгр, 7 - заборная стенка из железобетонных плнт, 8"- разгрузочная гошта, 9 - анкерное устройство, 10 - арноэлементы, II - грунт насытш и. конуса, 12 - переходная плита, 13 - пролетное строение, Д - достаточная совокупность проверок по предельным состояниям, Н -необходимая, но недостаточная совокупность проверок, П - расчетная схема пригодна в качестве первого приближения.
Решение прикладных їадач;
Улрупзлласти -ческая scrgcrvz
Кснпактнь:е задачи пк с/згс/t? заглубленных сг.ер&незьгх сислхы в если перемещений ткшоїой среди
/ІРіїспранслаеннал задача теории предельного равно-
8ЄСС/Я
Эксгериментслнуэ исследования:
Мглюмасштааные конструкции
Hamrme испытания
инструментам -ные из мерен ил fa avc/Mya/rn/PV-esffjz сооружениях
Контрольные роече/яы asc/-рийньк и ЛОР -галь но эхеллу-arrufjtKitx cc-cnjketfuu
Расчетные схеми
tjemaet:
Стержневая система є уяругеллас -/яическси екде
Олееікмезая сиелг/лз s линейно - gexfrpxtu-pyctneu среде
Слх'Лневая cucrretin в Аесткоплостичсс-кей erese
/
Нелинейный (упруго мас -лгический ке.чечнзэле-меитный)'/не-тез расчета
критерии предель-них состояний, программное обеспечение
_/-
іінЖєнєрньш
метод
расчета
овсы л них
уелгоеа
Уточнение гесчелгоз, оснований
Принципы рационального К0НСЛ1-руцрсбания as-сшных уелгоея
Рис. / Структурная схема pasomi
напряжений и перемещений (деформаций), которые могут быть определены в предположении одновременного приложения действующих сил или с учетом поэтапного нагружения.
На выбор математической модели повлияло требование о том, чтобы используемые физические уравнения опирались на "основные параметры механических свойств грунтов" (согласно стандарту СЭВ 384-76 и СНиП 2.02,01-84), определяемые по стандартным методикам. В постановке упругопластической задачи представлзны следующие гипотезы: I) учитываемые проявлеюш нелинейности включают пластическую деформацию формоизменения при сложном напряженном состоянии, беспрепятственное деформирование при растяжении, сдвиг по заданной поверхности; 2) при сложном напряженном состоянии (сжатии со сдвигом) общие деформации включают линейную (упругую) и пластическую части, причем пластическая составляюшая деформаций возникает после достижения напряженным состоянием предела прочности в соответствии с условиями Мэра-Кулона для плоской задачи и Мизеса-Шлейхера-Боткина при решении пространственной задачи; 3) тензоры-дзв,-:аторы скоростей пластических деформаций и напряжений при сложном напряженном состояния приняты соосными (коаксиальными); 4) на стадии пластического деформирования учтена днлатснсия при произвольном соотношении г.;егду скоростями разрыхления и сдвига (исассоцшрованный закон течения).
Гаорешаюцие уравнения МНН выражают связь между напряжениями (е/і в конечных элементах в начале L-й ступоїш итерации (в начале расчета это результаты линейного решения задачи) я неизвестная: компонентами напряжений {&F}i соответствусцимн физическим условиям задачи. Для основного вида нелинейности (пластического формоизменения при продельном напряженном состоянии) уравнения связи между [&}і и [6pji получены на основании принципа МНН, согласно'которому вызываемые ими деформации равны. Искомые соотнесения иллюстрирует двухмерная аналогия итерационного процесса МНН на рис. 2: точки - изображают напряженно-деформированное состояние {3е/ - [б j на билинейном графике 'jf(S) , а точки /J - определяемые компоненты напряжений (&fi . Использование этого приема в сочетании с условием предельного равновесия и допущением о соосности напряжений и деформаций позволило получить для условий плоской задачи
&U =^ef/-2V+/lJ/f7-2)>*/f* Sin
Fe'i(ef-el)+i(ef + el)si/iy-ccos(p, <г)
где V , і? , с , Лf, - механические характеристики грунта: но-
эффгадаенг Г^уассона, угол внутреннего трения, удельное сцаплениа,
параметр дилатансик Л# - (е, * ег)/(е, - е) ( eis -главные
пластические деформации). Таким пе путем получзны аналогичные со-отяошения для условий трехмерной задача:
j^j;-3XEA/(f-2v), р;)*-&;)*-л<г, (4)
Л F<(1-?.V)/6-[$c ченпост и
ПОШСРЯ
устой чи -eocmu яоло&ения
CXCgU-MOCmi
итерации
с озпус-
тимой
невязкой
'I
расчет прочности несущих конструкций
ЖПТуЯ
(стоїк, аай, плит)
расчет несущей
СПОС05 -
ности csau по грунту
Л.
npsserza степени пкггаси-рования перемещений я заданных узлах истемы
СГ/СЭЗ 3*ч - ^б)
с$газозание
или раскрытие трещин
\
в)
Рис.3. Схемы к расчетам устоее по предельным состояниям
а - предельные состояния
U СПОСОБЫ ПРиееРКи 05ЄСПС-
ченности от их наступления , б - графическая иллюстрация к уровне -нию (7).
размеры расчетной области, граничные условия, членение континуума на конечные элементы; представление на расчетной схеме и в исходных данных несуща конструкций устоеЕ, действующих нагрузок; величины показателей, определяющих предельные состояния и процесс решения (допустимое значение Ер- 0,05Ер , предельное значение R = 1,5; число ступеней итерация 25-30, после достижения которого расчет прерывается о выводом о необеспеченной прочности или незатухающей ползучести).
Использование нелинейного метода предусматривается при проектировании и исследованиях устоев в следующих условиях: при высоких насыпях в сочетании с основаниями, включающими слои слабых грунтов; при отрицательном результате проверки (по теории упругости) устойчивости основания против длительных деформаций, который указывает на неопределенность вывода по рассматриваемому техническому решению; при получении в результате расчета обсыпных устоев по инженерному методу излишне материалоемгак проектных решении; при проектировании устоев неизученных систем, для которых не разработаны другие варианты расчета; при разработке приближенных расчетных схем (для оценки правомерности кополъзуе-мых в них допущений); при выполнении контрольных расчетов при авариях и нарушениях нормальной эксплуатации.
Версия нелинейного метода, реализующая решение осесиммет-ричной задачи, позволяет осуществить математическое моделирование нагружения буронаб'лвной сваи возрастающей осевой силой. Примеры расчетов показывают, что предложенный метод позволяет полнее использовать несущую способность и снизить материалоемкоетть буронабивных свай в фундаментной части устоев.
2. Расчетная схема устоев кок стержневых систем в кесткопластической среде
Рассматриваемая расчетная схема направлена на предутревде-ние глубокого и лоїшлького оползневого сдвига устоез совместно с конусом, насыпью и их основанием. Выполненные исследования включают решение пространственной задачи об устойчивости грунтового массива, ограниченного откосами о трех сторон (мостового конуса и подходной насыпи); способ практического приложения полученного решения к расчету устоев; программное обеспечение.
Постановка пространственной задачи базируется на принципах
графоаналитического метода теории предельного равновесия. Поверхности скольгения придается корытообразное очертание с поперечники сечениями в виде ломзлой линии АвСД (ряс. 4) с утлом наклона бор-, тов J} ' axe ctQ п const . Такой прием позволяет упростить расчет, ого реализацию на ЭВМ и приблизить расчетную форму поверхности скольжения к фактически наблюдаемой.
По аналогии с методом Г.М.Шахунянца (1969) решается обратная задача: при заданном коэффициенте надежности по назначению сооружения Хп определяется алгебраическая сумма горизонтальных составляю^ сдвигащих я удерпзтвагацнх сил, действующих на р.;счетной поверхности сколькенхя:
Е-1(аЕе1 + АЕк + ГяА%), (в)
где П - общее число отсекоз, нг. которые делится тело сбрушения; aJJ ~ равнодействукцал сил фильтрационного довленкч ч пределах і -го отсека; AEci , AEsi - приращения горизонтальных сул в пределах средней и бортовых частей і -го отсека, определяемое из уравнений рагновесия, в которых представлену объемные к внешние активные силч ( Tt , А/,- , см. рис. 4), силы трения, сцепления И Е38ИМ0-действия отсекоз.
Полученное решение дополнено аналитическим доказательством, что используемое в постановке задачи допущение об учете на границах отсеков только горизонтальних сил (Г.М.Шахунянц, I960) позволяет получить наибольшее значение Е .
При определении параметров дсі , &Е^ повышающий коэффициент Хп применяется только к сдвигавгцкм касательным составляющим Теі , Т.. к поверхности скольжения весов соответствующих частей отсека. Вэсчетная поверхность скольжения (центр, радиус оссвего сечения и угол наклона бортов) определяется путем перебора наиболее невчгедной по условии максимума рчвнодайствуицзі* .
В процессе эксплуатации программы, реализующей рассмотренное
выше решение, выявлено, что поверхности скольгения, вкличащне
участки с углом наклона с<(-^ 'Д -30 , пе соответствуют фи-
зически!.: условиям задачи и долхлы исключаться из расчета.
Расчет по опредол"н:іп рзянодеГ;слпущоп Е повторяется дважды. Сначала в уравнения (8) лкшимэется Уп = 1,0 и проверяется условие < 0, обеспечивающее устойчивость (о минимальным запа-
''шви/-
t-1
vr-vfj^s;,77M-wc&>
/
Рис А. Схема к расчеты vcmosa как стсрЖпевь/х систем в
ікссткоплааггической скуг ,.
f-слсд поверхности скольжения; 2 - границы геологических елгез; ,? - распределение горизонтам/того давления тата на устой і Ч-1-й отсос.
'<*fa
: Рис 5 Рейдери схем к елечетч овешных устоев кок cmerMeeux систем в линейно; деформируемой creqe. а-свайный однощнШ устои і б,в - слоечнии оотшшй целой:воздействие нагрузки r,rf,mi % поворот фундамента і е,д-ссаитш козловий устои: воздействие нагрузки Р, И, М; неравномерная осадка
основания. ' 1-первоначальное положение устоя; 2-изогнутые оси спай (стоек), і -распределение коэффициента постели Сг- лгя, Н- положение поверхности нЗ после осадки основания.
сом) берегового сооружения моста без по.г.п.еріаїва'Оїего злі-гятотя устоя. Затем выполняется основной расчет, я котором к сдвига тадш силам TCi , Tgi , &J(- применяется повцезеций гавффіщиент Хп = - 1,4. В случае, если поверхность скольгоши проходит шода фундамента устоя, долгпо быть обеспечено ^ 0 прд $п =1,4.
Если полученная в результ&тз расиста равног.зйствущая Е (при Хп = 1,4) направлена в сторону пролета места ( Е> 0) и поверхность скольжения пересекает фундаментные конструкции, устои долзг.ен бить рассчитан на восприятие sic? силы. Горизонтально!! па-грузке па устой придается фор:.;з треугольника с наибольшей ординатой Pf, на поверхности скольжения (см. рис, 4), а погашал на-грузіса Pg распределяется разноперпо по іощлшс шкафной стенки и плиты фундамента и поровну меяду стойками и сеплмг заднего (крайнего со стороны насипи) ряда. Принята!! способ распределения давления Рг обоснован путем численного исследования.
3. Расчетная схет.а обсыпных устоев как стерзневых систем в линейно-дофор'сгругмой среде
В расчете используются допущения, соответствуйте линейной контактной задаче. Эксперкмелтсльниз исследования, результаты которых излагаются наяе, показали, что математическая модель метода местных упругих деформаций с лилейным законом распределения коэффициента постели Сг-кг (Л" - коэффициент пропорииональнооти, г - координата длины свай и стоек) лрадоглма к описании взаимо-дейзтвия обечтшх устоев с грунтом насыпи к основания, Дія этих, условийопытным путем определена величина параметра /Г = 2000 кДЛИ-при расчетной ширине сваи (стойки), определяемой по эмпирическим уравнениям К.С.Завриева и И.М.ЕкСпной (1966).
Фактором, отличающим ді формирование обсыпных устоев от других заглубленных систем, является их изгиб как вторичный эффект, связанный с перемевениями грунтовой среды под действием сил гравитации (вес конуса и насыпи): перемещения;га, ноправленнчг.м по нормали к осям свай (стоек); неравномерной осадкой (креном) основания иод фундаментом мелкого заложения или никнкмч коїщага свай мнегорядннх кустов. В связи с отій! разработка рассматриваемой расчетной схеми включає'. I) решение контактних задач об изг/.бе стер?.-невых сгсте;.; (сваи, свайного ряда, свайного многорядного устся, стоечного устся) в поле перемещений грунтовой среды; 2) математи-
ческое оггасзйие силового взаимодействия различных систем обсыпных устоев с грунтом.-При решении контактных задач исходными данылга являются, числа и уравнения, описывающие свободные перемещения насыпи и основания при действии приложенных к ним объемных сил, а
" результатом расчета - параметры напряженно-деформированного состояния несущих конструкций устоя.
В качество математической основы расчетов обсыпных устоев и решения контактных задач используется метод начальных параметров
. (И.В.Урбан, 1Э39; К.С.Завриов, Г.С.Шпиро, 1970) или МКЭ. Свей и стойки считаются стершими конечной жесткости, жесткость оголовка принимается бесконечной. .,
,' Изгиб,(упругая ось) сваи (свайного ряда, однорядного свейнс-го устоя) в поле горизонтальных (поперечных) перемещений грунтовой, среда определяется уравнением, .,'.....
где Уг (z) - заданьая функция свободігіх перемещений грунтовой среда перпендикулярно оси сваи; &()'- неизвестная функция, выражающая поправку к перемещениям Уі(і) вследствие влияния евзи. Уравнение: (9) предопределяет споооб решения задачи, которое осуществляется, в два этапа. На первом этапе свае придаются, перемещения tyfe) и определяются условные силы, которые нэобходшло нало-' жить на сваю, чтобы совместить ее упругую ось с контактирушники . точками грунтовой среды. На втором этапе условные силы снимаются, ,что эквивалентно нагрукеюго системы "свая - среда" силами противоположного направления, вызывающими перемещения У(і). їїераме-щешія Уг (і) и. связанные с ними усилия определяются по методу местных упругих деформаций.' Расчет заканчивается суммированием перемещений У,() и Уг() и соответствующих им изгибающих моментов» поперечных сил.
. При рассмотрении деформаций свайного многорядного и козлового устоя кроме перемещений, направленных по нормали к осям свай, учитывается неравномерная осадка под их нижними концами. На первом, этапе расчета каждая (1-я) свая (групповая свая) рассматри--. ваетоя лак одиночная, определяются параметры ее кэгиба и переме-; щения верхнего конца: горизонтальное а<- , вертикальное с< , поворот Pi . Так как сваи объединены жесткой плитой (ригелем свай-.ного устоя), их верхние концы должны расположиться на ее нижней плоскости, которая перемещается в горизонтальном направлении на
величину о , в вертикальном - на величину с и поворачивается на угол fi . При атом верхнее концы СЕай отклоняется от положения равновесия на величины a~ai , c*j3x(- -ct- , fi-fii (^ - координата голови і -й сваи относительно оси ригеля в плоскости действия сил). Основные неизвестные расчет" а , с , fi определяются из систем» канонических уравнений метода перемещений (К.С.Зазриез,Г.С.і1Ічігрп,І97С), пырзтагацих равновесие плиты роот-зеркэ, в которых свободные члены ro/iepjr вид
^\^(сгіг<ю*сіхіае-Рі/ішГі), J
Pj, f (a/ %ifia * a tiflC t A, ft), >
где Xiaa , XfraAijM <.Xiac , Xicc, XC/ic) -'реакции в условных заделках плиты против горизонтального п вертикального смещений и поворота при смещении і -й.сгаи на а = I ( с = I); Р3 , Р^ -горизонтальная сила и момент,,вызагсющие единичный поворот сваи. Последующее определение параметров изгиба осуществляется яри помощи метода начальных параметров.-
. При решении задачи об изгибе стоечных устоев как вторичном эффекте, связанном с перемещениями грунтовой среды, основным неизвестным расчета является угол поворота фундамента iff, . Урал- . нения, составленные яри его определении, выражают равновесие, неразрывность узлов сопряжения фундамента со стойками и контакта с основанием. Угол поворота фундаглчта однорядного'стоечного устоя.' связанный с неравномерной осадкой и упругой податливостью основа- ' кия под фундаментной плитой, определяется по уравнению
ti'fas + te-(K+Qbi)n№0*Mv),- Ф)
где (x)s - угол поворота, ооусловленшй расностьп осадок основа-, ния под задней и передней гранями фундамента при воздействия ге-се конуса и насыпи; Р , Є - вертикальная составляющая нагрузки, передаваемой стойками на фундамент, и ее эксцентриситет относи-, тельпо вертикальной осч фундамента; М/, л Ці, - момент и попербч-ная сила в заделке стоек ісчитая ее неподвижной) от воздействия горизонтальной я комонтной нагрузки, приложенной к та горхним концам; t - высота фундамента зключая подколоішики; /і' - количество отсек; G , Мф - параметри х^счета, ьнрптлтакэ угол поворота фундамента при действии единичного момента и момент в основании
от воздействия отпора грунта горизонтальном перемещениям уоїоя
при іюворото фундамента на угол tp = І. Последующее описание изгиба стоек осуществляется, при помощи метода нпчальїінх парамот-pos по известным перемещениям ех нигаых концов tp* и УЦ =
В расчетах обсыпных устоев в соответствии о рассматриваемой расчетной схемой учитываются следующие нагрузки и воздействия (рас. 5): I) постоянные и временные нагрузки, приюченные к оголовку, выражаемые раанодойстЕудщиш Р, , Н ,М ; 2) неравномерная осадка (крен) основания под фундаментом мелкого заложения и остриями свай в связи о неравномерной нагрузкой весом конуса и насыпи, а также давлением, передаваемым фундаментом устоя; 3) перемещения грунта вокруг сЕай (стоек) в связи с вертгкальниш и горизонтальным:! деформациями насипи к верхних слоев основания в пределах высоты устоя.
4. Экспериментальные исследования и контрольные расчеты обсыпных устоев
Эмпирическая часть диссертации включает I) испытания мелкомасштабных конструкций (.1971); 2) натурные испытания устоев в условиях строительства (1974+1075 и IS83+I984); 3) инструментальные наблюдения на эксплуатируемых объектах (І98&-І9Б5); 4) контрольные расчеты аварийных (но литературным данным) и норгалыю эксплуатируемых сооружений.
Все эксперименты бшж выполнени на объектах с устояш обсыпного типа, которые тлеют наибольшее практическое значение л доступны к опытному исследовании в условиях строительства. Вместе с тем выводы по результатам опытов и наблюдений следует рассматривать как относящиеся к исследуемым математическим моделям ьзаимо-действия грунта и сооружения, что позволяет распространить их на другие системы устоев.
испытания мелкомасштабных конструкций, включали нагружение аналогов свайного и стоечного устоев горизонтальной силой, создаваемой распором домкрата, установленного мевду ними (рпс. 6,а)'. Каждый "устой" состоял из двух свай (стоек с бетонным фундаментом мелкого залотения), объединенных бетонным ригелем. Сваи и стойки были выполнены из стальных бесшовных труб диаметром 168 мл с толщиной стенки 7 мм со свободной длиной 175 см. Грунтовая обсыпка (пылеватый песок), улояеімая с послойным уплотнением, имела трапецеидальное очертание с горизонтальной поверхностью меїду ригелями и откосами с наружной стороны 1:1,5. Горизонтальные переме-
/-/
УрУ -г
ТГ{Ї
II її
U и
Л'-Т
Ці ,
в)
2 Ч Є 9 П tZ М Уж,,»М
Рис. $. Огщий вид, схема расположения мелкомасштав-гшх конструкций (а); горизонтальные перемещения с:ай и апае,к по данным измерений и по расчету (в)
f-сваи и стойки ш сташшх inpys диаметром ;SSmm;
2 - веяонный ригель і J - вег іншій фундамент , 4 -домкрат ДГ- W0;
5-Т-овразнце распорки^ 6-поверхность овенлки до уровня
низа ригелей і У- поверхность грунтовой притыки;
$ (ff) - деформированная ось сваи (стоек); 5'ffг)-результаты
расчета по нелинейному методу, to (із)-результаты р^усчгта
по методу местных упругих деформаций.
щения сьай и стоек измерялись е четырех уровнях струнными прогибо-мерами. Креме того были получены дашшэ о внутренних напряжениях методом влектротензометрии.
Результаты испытаний подтвердили исходны предположения и оказались блиышми к данным расчета по г.;етоду коэффициента постели, распределенного по урззнению С ДН и равного 0 у верхнего ксіща свай и стоек. Линли 10 и 13 на рис. 3,0 изображают расчетные графики Ух , соответствующие полно!! вєліічинє горизонтальної силы А' =14,2 ;;Н. В расчетах принята характеристика К = - 2000 кН/м , при которой значення горизонтальных перемещений и изгибающие комвята оказались на 10-20 % больше получешшх d эксперимента. Этот запас, а также коэффициент уплотнен.ія насыпного грунта 0,89, меньший нормируемого (0,95-0,90), ютяшнсируют условность принятого при испытаниях продела затухания деформации и учитывают вс$мозкные отклонения от установленного качества грунтовой обоыпки.
Результаты сопоставительных расчетов, виполненних по нелинейному методу, принимал константи грунтовоіі засипки = 12 Ша, V = 0,3, <Р = 28, С = 1,0 кПэ, тикже удовлетворительно совпали с данными измерений по форме, эпюр, величина г.йксишльных ордішат перемещений (см. рис. 6,6) и изгибающих моментов.
Натурные испытания обсигггах устоов в условиях строителіства выполнены на шести объектах: четырех сооружениях s ССОР (опыты 1974-1975 гг.) и двух пуіепроводах в НРБ (опыты 1383-1585 гг.).
Серию оішїсв ІУ74-І975 гг. проводити на устоях (рис. 7): балочного путепровода 1І I, рамного путепровода № 2, балочных мостов И 3 и 4, Основания устоев на всех сооружениях представлены прочными нескальными грунтаг.м. Горизонтальную силу доводили до 98-118 кН (10+12 т), что соответствует расчетной нагрузке ча стадии эксплуатации. Инструментальные измерения включали определение горизонтальных перемещении устоев и промежуточных опор (если на них передавалась горизонтальная сила) в уровне их верха при помощи струнных прогибомеров.
Но всех сооружениях грунт отсыпа.ти с минимальными отклонениями от действующих правил. Конусы и засыпки за устоями возводила из мелкозе ."истого песка с коэффициентом фильтрации Кф = = 2,45 м/оутки (путепровод И> I) и мелкой супеси с Кф - I м/сут-ки (путепровод '/с 2 и мосты № 3,4). Грунт укладывали с послойным уплотнением механизированным спосоосм (прицепчнмл яиброглткэми),
а в местах, недоступних дот механизмов, - поливкой водой до поллого водонаснш.екшт (достигнутый коэффициент уплотнения 0,80-0,05). Выполненные натуркне эксперименты на четырэх сооружениях показали стабильные повторїпипиеел результаты. Наблюдения в ходе возведения конусов и звонпок за устоями подтвердили предположение о том, что если земляные работы ведутся с соблюдением установленное технологій! (пли даже с небольшими отклонениями) одновременно и равномерно со стороны пролета и насыпи, то грунт не оказывает одностороннего давления на устой. После обсыпки максимальная горизонтальная сила била больше в 1,5-2,5 раза, а соответствующе горизонтальные перемещения оказались менше в 3-7 раз, чем до ocicm-ки. Г,-го покззпвчют дпнкыэ табл. 2 о максимальных величинах горизонтальной силы {И) л перемещений герхэ ycvo9b на четырех соору-. гениях. Используя зависимость У0 = К,Н1,В , где Kf - некоторая константа (П.П.Крисов, 1%3), на основания экспериментальных данннх были получены значения горизонтальной сили И , хызывающей перемещение сголові:ов устсез У„ = 0,01 м, которые затем сопоставлены со евспми расчетными аналогами. Кроме того были вычислены "опытные" значения параметра К в уравнении Сг = Кі по сс-Н (пс результатам испытаний)
отношению Л = 2000 = - . Эти данные
И (по расчету)
подтверждают, что рекомендуемая величина К -- 2000 нЦ/м соответствует требованию о том, чтобы получаемые но расчету перемещения и изгибающие усилия были пе мепт"'е, чем фактически наблюдаемые.
Опыты 1983*05 гг. выполнены'на стоечных устоях двух путепроводов в НРБ*. При бетонировании одной стойки (сечением 80::80 ом) устоя на каждом из этих обтектов били установленн струнные тензодатчики с базой 200 га. В дальнейшем при помощи датчиков осуществлены наблюдения за относительным! деформациями при нагружеяии стоек. Лпполненные исследования тчелтзли следующие Якстарімзнтії: I) испытание горизонтальной силой, приложенной к свободному херх-нему когту стойки, после обсыпки грунтом до уровня пиза ригеля; при ЭЮГ1 измерялись горизонтальные переміщення У0 верхнего гонца испытываемой стойки и нимялись отсчеты тснзодптчгкор; 2) ия-
'Эксперимеитплмп!'" нсагодопллпл обсыпных устоев на оСьп^тз;; в liTY. виполппни п холе нпучпо-тяхшічоского огпудштчостпя :\?w института^ Мпнавтолорп п'*,<'.Р (ВогюнеткнЯ филиал ГИі.родоріГ.И) и '„Ьтл-стеротгз трлнсм'їрта НГБ (іїі.ті'рсект н Догоигай институт).
Ч;
1-і
о) ^-j 6) р
90 Ь
/
^3=25
«0
1эд?
В) [и,
'*гш:
Л!0
ъ.?. Ощий му испытанных устсєе (сшты 1973-74гх) тепродод til; б-пчтслрощ tik;B-Jnocm ti3;S.-nocmti4;
Рис.
а - пупіе/тзод а'/; 6-пчтспрощ ...
f,4-vtiTii/?e сігюйки шсцемго os<&hw pwusmooM Mat} В-четыре стойки сечением 40*40аг ;3-ve,w/fe caau лчением 65>4S сні.
Максимальные шичйни гогишшалшой сши и перенесения верха угшое? при испытаниях, парамкт/м
fiamiua S НиК
Опитная селичина яахтевра А", *Л/л»*
блвдзшмі за отсчетами тензодэтччков в ходе строительных работ: на первом сооружении (рамный путепровод по схеме 16+2x24+16) такие наблвдеппя продолжительностью 13 месяцев прспедспя, начиная с возведения тонуса и до окончания строительства, на втором сооружении (балочный путепровод по схеме 3x20 м) - только при возведении конуса до уровня низа оголовка.
Лея отсыпки конусов и подходных насыпей использованы глютс-тие (первое сооружение) и песчано-гравийныэ (второе сооружение) грунты. Земляные работы осуществлены мехагазпровсшток способом с соблюдением устснсвлонннх требований к качостау уплотнения грунта.
При обработав результатов испытаний it наблюдений ышольено сравнение изгабаицих моментов, полученных на оспобеяші дани с: измерений, и по расчету (в соответствии а решением линейной коптахтг-ной задачи), а так/.е фактически измерении* и расчетных герпзон- , талышх переметений вер.сішго конце стоек прп действии горизонтальней силы, tfopria к знаки ераэчиъаегкх опир моментов практически совпали. По' величине расчетные г.яксималънче момептн близки пли несколько превысили (до 30 %) значения, полученные ь зкепз-имептах. Горизонтальные перемещения верхнего конца стоек Уа » полученные по расчет;;, несколько превысили фактически измеренные, Пря У>.. < 10 мм sto превышение составляет 20+25 %. Эти результаты оцениваются как подтзоротагстдо осповіше положения расчетной обсыпных уотоев как сторвіїеип систем в глнейно-дзфорМіїруемой среде. Несмотря на использование Щ" вэздедзнпл конусов сглзжх грунтов, уравнение коэффициента ггоотолл C.z = Х при К --= 20G0 к!)/м оказалось пригодным для расчетов. й.кяр удовлетворительное совпадение с данными опытов (на устое первого сооружения) показали результаты сопоставительного рзечэта, выполнеклого ио нелинейному методу.
Инструментальные наблюдения, гфоведенкые на 7 сооружениях (20 устоев) в НИЗ, ві'лвчали следуйте измерения: I) определение деформаций сдвига рэзиноматоллкчеекпх опорных частей (Р07) и горизонтальних черомепіепігй верхнего конца балансиров металлических Катковых спорных частей i.j устоях; 2) замеры зазоров в деформационных швах у концов моста.
Все обследованпые устои были однорядные, состояние из столбов (стоек) большого сечения (G0x8fJ, 90x90 cu,D =- I2G+I32 см), расположенных на расстоянии 5,5+9,5 г/. Сроки эксплуатации сооружений но момпчт начала измерений - ог 15 до 52 месяпсв. Об іде я
продолжительность наблюдений - IB месяцев (сентябрь 1983 - март 1985).
Измерения произведены штангель-циркулем и повторялись 3-7 раз при контрастных (летних и зимних) температурах воздуха. Наблюдения зз деформациями (перемещениями) опорних частей 6іші обработаны путем определения средних значений на какдом устое при kjjS-дом измерении и сопоставлены с результатами расчетов. Сопоставительные расчеты выполнены, принигэя расчетную схему обсыпного устоя как стертшеБой системы в линейно-дєфоргліруеіюй среде. В расчетах были определены перемещения подвижных опорных частеИ и продольные силы в оіїігоєодкхся на устой пролетных строениях, которые сравнивались о суммарной силой сдвига в РОЧ.
Выполненные измерения подтвердили нормальную работу всех обследованных узлов сооружений. Результаты обработки инструментальных наблюдения показа чи соответствие горизоьтальнлх смещений опорных чаотей сезонным изменениям температуры. Односторонние горизонтальные перемещения, связаннее с пластическими деформациями грунтовой среды или другими необратимыми длительными процессами, не зафиксированы. Данные сопоставительных расчетов удовлетворительно совпали с имеющимися фактами и подтвердили реалистичность принятой раочетной схепы и способов оценки учитываемых силовых воздействий.
Контрольные расчеты устоев заключались в проверке устойчивости основания против длительных пластических деформацій! и против глубокого сцвьта. Вторая проверка выполнялась по двум раочетным схемам: рекомендуемой нормативными документами* и раБработанной в настоящем исследовании (п. 2). Були выполнены расчеты 20 устозв, в том числе пяти сооружений, о которыми произошли аварии глубокого и плоского сдвига (А.А.Луга, 1965,1969), високих усгоев но проекту Литгипродора (В.Кведарас, IS77) и 14 устое1!, построенных по проектом Воронежского филиала ГипродорІШ в период 1964-1977 it.
Рекомендуемая форма поверхности скольжения с нпюгснчнми бортами и учет противодавлелия устоя позволили уточнить расчет устойчивости против глубокого сдвига и снизить излишние запаси прочности сооружения. Контрольной расчет основан.'ія одного кя леэги1*ных
УСТООЕ ПО ПЄЛИНЄІІНОІЇУ МЕТОЛУ ЧОДТВСГШП ВІ:'Сгі':УЮ "ОрО.г.ТПОСТЕ pacD.:-
:Руководство по пролктіфлвгі!'іг-' сгайгых '.і'унга!'ект^в. - ''.: Стт ?;':-пздат, 1930: Руководство по расисту ']'.;:гп.;>:.'м:тоі' г.т,-0огсго з о ложен ил, ВНІПІ транспортного стгс::Т'\тіства. - М., 1?1:<}.
тля прогрессирующих пластических деформаций, которые фактически іояєлн место.
При проверке устойчивости глинистих грунтоп против длительных пластических деформаций предельное условие основано нп принципе "безопасной нагрузки" (В.Д.Казарновский, IS66; Г.М.Шахуняпц, 1969). В расчете принято допущение, согласно которому распределение напряжений считается реалистичным, а действуодая нагрузке допустимой, если размеры формально возникающей "области разрушения", где не выполняется условие прочности по Мору-Кулопу, не превышают установленной величшш. Во всех случаях при выполнении указанной проверки о'ыло подтверждено соответствие результатов расчетов фактическому поведению сооружений.
5. Инженерный метод расчета 'обсыпных устоев. Внедрепие результатов исследования
Инженерный метод включает расчетные схемы обсыпных устоев как стержневых систем в жестколластичеокоЯ и линейио-деформируе-ией среде. Рассматриваемый метод предназначен для массового проектирования при средних высотах насыпи и несложных инженерно-геологических условиях. Пспользуегше расчетные схеми образуют комплекс ігроверок, позволятецй всесторонне рассмотреть силовое взаимодействие грунта и стержневой системы. Ка рис. 8 изображена структурная схема, иллюстрирующая связь мезду' вкдэгди предельных состояний в соответствии со стандарте j C3"J 354-76 и противостоя^ им проверочными расчетами, допуи;енил и математические модели которых внраупгот инженерную схематизацию предупреэдяемцх форм деформирования и рпзрупенпя. Автором разработаны утверздэшпю и изданные Мич-автодором FCXP методические документу*, с оде рта пив описание расчетных схем инженерного метода и устанавливав::. порядок их применения при проектировании.
11а основании практического применения расчетных схем инженерного метода предложены принципы рационального конструирования, определены ооластп возможного и эффективного применения различных технических решений (схем; обсыпных устоев. Результати отой части исследования использованы в рабочем проекте олнортакых обсыпных устоев дгя многократного повторного применения, охватывавшем раз-
''("'п. чи. ?.{) , .'<(' списка опубликованных работ.
МеїіТІШХ
плит) к
устоя. Расчет
Рис. 8» Структурная схема предельных оостояний и расчетов обсышшх устоев
личные условия проектирования. Разработанные проектные решения позволяют сппзить материалоемкость и стоимость строительства устоев в среднем па 25 %.
Разработанные в диссертации расчетные схемы внедрены в Воронежском филиале ГипродорІШ 4973-1589) при проектировании более 150 устоев (83 моста), которые построены пял строятся в настоящее врегл. Достигнутая при атом экояомля составила 579 тыс.руб. На основании техшко-эконогшчсского сравнения 102 запроектированных, и замененных км типовых обсыпных устоэз, рассчитанных по нерпам СІМІ 2.05.03-84 и технических условпЗ- СН200-52, сделан вывод о средних размерах экономил на один устой: по стойкости строительства - 345 тыс.руб. (19+35 %), по расходу бетона 0-:-15 м , по* расходу арматура 2,5s-4,CJ т. їїрл увеличении высоты насыпи размеры экономия возрастает. Эти данные относятся к проектировании сбеигтшх устоев при благоприятных кн-енсгно-геолопгсеекпх условиях. При слабых основаниях снпясігля затрзт на строительство устоев не достигается, ко в связи с больсей строгостью расчетов по нннепернс— ivj и нелннсЗно;.^ методам обеспечивается надежность проектшіх репети.
ОСНОВНЫЗ ВИВОДУ Л РЕЗУЛЬТАТІ! ХСДЕДОВШИ
1. Разработан способ численного репснгоі'упругопластігсеексЯ
задачд о плоской деїюрмаївіи и пространствзпнем иапрякзнво-дефор-
мірсваїшом состоянии грунтовой среда, моделируемой в соответствия
с физический соотноаенгаки закона Гука, условий прочности Ь'ора-
Кулона, Мязеса-ІГяеЙхера-Боткияа, нєассоцикровзнного ззконе тече
ния. Задача решена методом начальных напряжений в сочетании о !ЖЭ.
Получены разрешаете уравнения, относятся к основному виду нели
нейности (пластическое формоизменении при сложном напряженном со
стоянии). Модель грунта допускает для своего описания использова
ние параметров, определяемых при изысканиях кассовых сооружений
по стандартным методикам.
2. На осново полученного численного решения разработан нели
нейные многоцелевой метол расчета оснований, груптошх'л взпкмо-
дейотвупфтх с грунтом сооружения. В расчете представлены три г.идо
нелинейности, присущие груптрм: беспрепятственное дс-форчиронони-г
при растяжении, пластическое ііормшгмененце, "еднат по поверхности
контакта геологически слоен. Проектирован1.:;; по .чредслыки состо
яниям обейте груп осуществляется с пепользпдйиием одной рзсчетяеЯ
схемы при одної модрш! грунта, изменяя .коэффициенты нздегяоетя*
Критерием предельных состояний по потеро прочности и устойчивости является сходимость итерации, по степени прогроссированил пластических деформаций грунтовой среди - соотношение между ПОІХІМОЩОНК-ями в заданных точках на последнем этапа нагрукения системы и от полной нагрузки. Нелинейный метод рассчитан на применение при проектировании обсыпных, необсыикых в других технические решений устоев в наиболее сложных условиях или при отсутствии альтернативных способов расчета.
-
Расчетная схема устоев как стержневых систем в кесткоплас-тической среде основана на допущениях графоаналитического метода теории«продельного равновесия. Основные уравнения получены в результате решения задачи о предельном равновесии грунтового массива (мостового конуса), ограниченного откосами с трех сторон. Пространственные условия учтены путем придания поверхности скольжения корытообразной форма с наклонными бортами. Полученное решение позволило создать простой и эффективней алгоритм расчета, реализующий решение "обратной" задачи, в которой при заданном коэффициенте запаса устойчивости определяется алгебраическая сумма горизонтальных составляющих сил,, действующих на поверхности скольжения. Эта сила (если она направлень- в сторону пролета) принимается в качестве равнодействующей давления грунта на устой, которое распределяется равномерно по ширине граней шкафной стопки и несущих конструкций, обращенных к насыпи, а в вертикальном направлении - по треугольнику.
-
Расчетная схема ббсыпннх устоев как стеркневьег систем в линейно-деформируемой среде .относится к фазе допредельного pa-пряженного состояния насипи и основания к основана на допущениях, присущих линейной контактной задаче. Взаимодействие грунта к со-
. оружения определяется в соответствии с математической моделью метода местных упругих деформаций с распределением коэффициента постели по треугольнику, принимая размер параметра К = 2000 кЦ/м . В расчете учитываются нагрузки, приложенные к оголовку устоя; . крен (неравномерная осадка) основания, связанный с неравномерной нагрузкой, передаваемой сооружением; воздействие перемещений грунта насыпи и верхних слоев основания.
С целью получения разрешающих уравнений, м'-ос^олиміх для создания алгоритмов расчета, ре;:ю!Ш контактное задачи ой и.">гибе оо-сыпных устоев в виде свайного ряда, ев'Лмыге к.у<,-.:> и стс:чн^Я о"о-
РЧ При ВОЗДеЙСТВШ". (ЮЛОЙ ПСГ"'Г>и|{'Н."і'. ГІ'УІГІО!-.:": гр'.'/'Ч. '!'>Л.У
решения пригодны при любой модели грунта, в связи с чем они имеют самостоятельное теоретическое значение.
5. Инженерный.метод расчета, предназначенный для массового
проектирования обсыпных устоев, включает расчетные схемы в виде
стеркаевых систем в линейно-деформируемой и жесткопластической
среде. Используемые допущения и модели грунта приняты в соответ
ствии с предупреждаемыми формами (механизмами) разрушения и дефор
мации. Конкретизированы предельные состояния несущих конструкций
и оснований устоев, разработаны способы их расчетной оценки.
6. Выполненные экспериментальные 'Исследования подтвердили
гипотезы, принятые в теоретической части исследования. Результаты
испытаний мелкомасштабных конструкций обсыпных устоев показали
хорошее соответствие данным их расчета как стержневых систем в ли
нейно-деформируемой среде и позволили установить численные значе
ния параметров, определяющих величину коэффициента постели. Эмпи
рические исследования на эксплуатируемых и строящихся объектах
подтвердили все основные положения изучаемой расчетной схема: оп
ределение силового взаимодействия несущих конструкций устсев с
грунтом в соответствии с решением линейной контактной задачи; ис
пользование для расчетов метода мастных упругих деформации с рас
пределением коэффициента постели по уравнению С3 кг ( к »
= 2000 кЦДг) и эмпирических соотношений современней методики расчета свейнше н столбчатых фундаментов на горизонтальную нагрузку; влияние на напряженно-деформированное состолнзе стоечных устоев неравномерной осадки основания ir способ опредэлеюш изгиба стоек б соответствии с получанкнм аналитическим решением. Результаты контрольных расчетов (по схемам инженерного метода) оснований аварийных и нормально эксплуатируемых сооружений удовлетворительно совпали с екєезнмися фактами.
Сопоставительные (к результатам экспериментов и набладениЯ) расчеты, выполненные по нелинейному методу, показали хорошее соответствие сравниваемых параметров напряженно-деформированного со-