Введение к работе
Актуальность темы. В начале XXI века экономика Вьетнама, особенно в городах, развивается очень быстро. В настоящее время улицы городов нашей страны насыщены различными транспортными средствами, поэтому часто наблюдаются длительные заторы на улицах, особенно в часы пик.
Несмотря на резкого увеличение населения и транспортных средств, территория и уличная сеть городов Вьетнама увеличились незначительно. Наиболее эффективным выходом из создавшегося положения, как показывает мировая практика, является строительство на пересечениях уличной сети транспортных узлов с многоуровневыми транспортными развязками. Рост автомобилизации во Вьетнаме неизбежно приведёт к необходимости строительства таких транспортных сооружений.
Путепроводные развязки и эстакады существенно улучшают систему управления транспортного движения. Однако для успешной реализации поставленной задачи в условиях Вьетнама требуется дальнейшее совершенствование и поиск новых конструктивных форм, материалов, технологических приемов строительства, а также внедрение в практику проектирования современных расчётных методов и технологий.
В мировой практике проектирования и строительства многоуровневых транспортных развязок постоянно происходят значительные изменения, вызванные непрерывным ростом интенсивности движения транспорта и совершенствованием расчётов сложных систем. Как и ранее, для условий современного Вьетнама сохраняются требования по снижению материалоёмкости конструкций при одновременном повышении их надёжности и долговечности. В этой связи большую роль играют наиболее современные методы расчёта, все в большей степени применяемые в практике проектирования многоуровневых транспортных развязок. На базе метода конечных элементов (МКЭ) с использованием современных программных комплексов и индивидуальных программ представляется возможным решить эти задачи и таким образом обеспечить требуемую надежность проектируемой конструкции.
Одним из наиболее сложных узлов транспортных развязок является место разделения пролётных строений, где распределение усилий специфично и может быть определено специальными расчётами или испытанием моделей. Узлы разделения представляют собой зоны с большими местными напряжениями. При эксплуатации узлов разветвлений и ответвлений криволинейных эстакад возникают проблемы, связанные с обеспечением трещиностойкости и прочности.
Работа самих разветвляющихся несущих конструкций в целом также представляет определенную задачу, которая требует рассмотрения при проектировании и, в частности, при подборе арматуры.
Во Вьетнаме отсутствуют как опыт проектирования таких узлов, так и разработанные технологии по проектированию разделяющихся пролётных строений, характерных для многоуровневых транспортных развязок. По сути дела нет научных исследований работы узлов разветвлений и ответвлений эстакад.
Вопросам расчёта и проектирования сложных транспортных сооружений и развязок посвящены работы М.Е. Гибшмана [Гибшман, М.Е. Теория расчёта мостов сложных пространственных систем.- М.: Транспорт, 1973.- 200 с], [Гибшман, М.Е. Проектирование транспортных сооружений/ М.Е. Гибшман, В.И. Попов.- М.: Транспорт, 1988.- 447 с], П. М. Саламахина [Саламахин, П. М. Инженерные сооружения в транспортном строительстве(книга 1 и 2)/ П. М Саламахин, Л.В. Маковский, В.И. Попов.-М: Издательский центр “Академия”, 2008.-272 с]. В.И. Попова [Попов, В.И. Городские транспортные сооружения/ В.И. Попов. - М.: МАДИ (ГТУ), 2007.-352 с].
Применение МКЭ к расчёту сложных конструкций дано в работах российских и зарубежных учёных и специалистов: Смирнова, Масленникова, Ченга, и др. Большой вклад в исследования мостовых конструкций по обеспечению надёжности и долговечности внесли Васильев А.И., Шестериков. В.И., Егорушкина Ю. М., Потапкин. А.А., Платонов. А.С., Петропавловский.А.А., и др.
С учётом отмеченного, представляется актуальным для условий Вьетнама
проведение исследовательской работы по перечисленным проблемам, созданию эффективных технологий расчёта и проектирования сложных развязок с разделяющимися пролётными строениями.
Настоящая диссертация и посвящена исследованию особенностям работы узлов разветвлений и ответвлений криволинейных плитных железобетонных эстакад, что является шагом вперёд по изучениям поведения под нагрузками сложных транспортных сооружений для условий Вьетнама.
Цель и задачи диссертационной работы. При достаточно хорошей разработанности методов расчёта криволинейных конструкций, остаются нерешенными вопросы подробного проектирования зон узлов разветвлений и ответвлений криволинейных железобетонных эстакад, исходя из пространственной работы системы «пролётное строение – опоры». Учитывая, что в настоящее время во Вьетнаме начали возводить городские сооружения криволинейного очертания, возникает необходимость качественного проектирования подобных конструкций, что и является целью настоящей диссертационной работы.
Для достижения поставленной цели в рамках диссертационной работы были решены следующие задачи:
1. Проведён анализ особенностей конструкций эстакад с разветвлениями и ответвлениями и сделан выбор конструктивных решений железобетонных эстакад для проведения исследований.
2. Проведён анализ и выбор компьютерной программы на базе метода конечных элементов для проведения исследований особенностей работы узлов разветвлений и ответвлений криволинейных мостовых конструкций.
3. На базе программного комплекса MIDAS/Civil исследована работа узлов разветвлений и ответвлений криволинейных железобетонных эстакад под внешними нагрузками при изменении параметров пролётных строений и столбчатых опор.
4. Исследовано влияния перепада температур между верхней и нижней фибрами пролётных строений, осадок опор в зоне разветвления, а также влияние количества арматуры в зоне разделения пролётных строений.
5. Разработана собственная программа проектирования зон разделения
криволинейных пролётных строений железобетонных плитных эстакад.
6. Разработаны рекомендаций по проектированию зон разделения криволинейных эстакад на столбчатых опорах.
Объект исследования. Городские железобетонные эстакады плитной конструкции на столбчатых опорах и зоны разветвлений и ответвлений пролётных строений.
Методика исследования. Расчётно-теоретическая, основанная на российском, вьетнамском и другом зарубежном опыте проектирования и строительства городских надземных транспортных сооружений.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1. В качестве базового инструмента исследований особенностей работы эстакад с разветвлениями и ответвлениями принят компьютерный комплекс MIDAS/Civil, эффективно реализующий метод конечных элементов для сложных систем и используемый в проектных и научных организациях Вьетнама.
2. Созданы обобщенные конечно-элементные модели криволинейных железобетонных плитных эстакад с разветвлениями и ответвлениями пролётных строений, позволяющие применять их для определения усилий и напряжений в различных сечениях по длине несущих конструкций.
3. Для автоматизации проектирования узлов разделения разделяющихся плитных пролётных строений эстакад автором разработана программа Мади – VN – №1, отличающаяся быстродействием и возможностями, перекрывающими случаи, которые могут встречаться на практике.
4. Для характерных случаев зон разделения плитных эстакад на столбчатых опорах автором предложены аналитические зависимости для автоматизации подбора сечений напрягаемой арматуры в продольном и поперечном направлениях.
5. На основе рассмотрения различных конструктивных случаев зон разделения плитных пролётных строений разработаны практические рекомендации для проектирования.
6. Результаты диссертационной работы апробированы в ведущих проект-
-ных организациях России и Вьетнама, получили одобрение для практического использования.
Практическая ценность заключается в том, что:
1.Предложенные автором результаты исследований могут быть использова-ны при проектировании разделяющихся эстакад и сложных мостовых конструкций в условиях городов Вьетнама.
2. С использованием разработанной специальной собственной програмы возможно определение необходимого количества арматуры зон разветвления и ответвления для любых возможных случаев железобетонных криволинейных плитных пролётных строений городских эстакад.
Реализация работы. Результаты проведённых исследований и рекомендации были использованы при разработке проекта вьетнамскими компаниями: ОАО «Объединенные компании по сооружениям «Тханглонг», «Компания по консультационным услугам и проектированию сооружений» и «Компания по консультационным услугам и проектированию сооружений «Тханьфат» а также получили одобрение в российской компании – ЗАО «Институт «Стройпроект».
Личный вклад автора. Диссертационная работа полностью выполнена её автором: теоретические исследования, результаты исследований и собственная программа расчёта и проектирования зон разветвления криволинейных железобетонных эстакад Мади -VN – №1.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на научно- иследовательских конференциях МАДИ в 2008 – 2010 г.г, на выставке научных достижений МАДИ в октябре 2009 г, на заседаниях кафедры «Мосты и транспортные тоннели» МАДИ в 2008 – 2010 г.г.
