Исследование работы свай на горизонтальные и моментные нагрузки и совершенствование методов расчета оснований свайных фундаментов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.02, кандидат наук Полянкин, Александр Геннадьевич

• Полянкин, Александр Геннадьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Полянкин, Александр Геннадьевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Обзор и анализ методов исследований и расчета свайных фундамен- 11 тов на горизонтальные нагрузки

1.1 Значение несущей способности свай для проектирования и строи- 11 тельства зданий и сооружений

1.2 Основная классификация аналитических методов расчета свай на го- 15 ризонтальные нагрузки

1.2.1 Методы рассматривающие сваю, как абсолютно жесткий стер- 15 жень

1.2.2 Методы, учитывающие гибкость и деформируемость сваи

1.3 Обзор исследований свайных фундаментов с позиции их рациональ- 20 ного проектирования

1.4 Обзор численных исследований работы свайных фундаментов 23 Выводы по разделу 1

2 Расчет несущей способности сваи на горизонтальную и моментную 29 нагрузки

2.1 Общие положения предлагаемого метода расчета

2.2 Формулы для определения несущей способности свай на горизон- 33 тальную и на моментную нагрузку

2.3 Методика определения несущей способности свай на горизонтальную 37 и моментную нагрузку (в относительных переменных)

2.4 Основные результаты расчета несущей способности по предлагаемой 40 методике с анализом особенностей работы свай

2.5 Расчет несущей способности свай в водонасыщенных грунтах

Выводы по разделу 2

3 Экспериментальные исследования несущей способности свай на воз- 50 действие горизонтальных нагрузок

3.1 Методика и результаты лотковых экспериментальных исследований 5

3.2 Методика и результаты натурных испытаний несущей способности 60 одиночной сваи

Выводы по разделу 3

4 Численные исследования взаимодействия свай с грунтовым массивом 70 при нагружении горизонтальными силами

4.1 Численное моделирование лотковых испытаний сваи

4.2 Численное моделирование натурных испытаний сваи

4.3 Оценка влияния формы поперечного сечения сваи на несущую спо- 79 собность

Выводы по разделу 4

5 Рациональное проектирование свайных фундаментов

5.1 Схема метода перемещений

5.2 Каноническая система уравнений метода перемещений при достиже- 90 нии усилиями в некоторых сваях значений их несущей способности

5.3 Примеры расчета свайного фундамента по предлагаемой методике

5.3.1 Расчет свайного фундамента с симметричной расчетной схемой

5.3.2 Расчет свайного фундамента с несимметричной расчетной схе- 101 мой

5.4 Применение методики рационального проектирования свайных фун- 105 даментов к расчету подпорных (ограждающих) сооружений

Выводы по разделу 5

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование работы свай на горизонтальные и моментные нагрузки и совершенствование методов расчета оснований свайных фундаментов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. Важнейшей задачей проектирования зданий и сооружений является максимальная экономия вложенных средств при сохранении эксплуатационных свойств сооружения. При этом следует стремиться к минимизации экономических затрат как непосредственно на строительство (оптимизация конструкций, удешевление и ускорение производства работ), так и на сам процесс проектирования, включая расчеты и инженерные изыскания.

Последние десятилетия ознаменовались интенсивным внедрением свайных технологий при проектировании и строительстве фундаментов, особенно в сложных инженерно-геологических условиях. При оценке надежности свайного фундамента одним из центральных традиционно является вопрос о несущей способности сваи по грунту. И в классических, и в численных, и в нормативных методах определения этого параметра наибольшее внимание уделяется несущей способности сваи на вдавливание и выдергивание. Для этого случая разработаны и апробированы расчетные и полевые методы определения. Указания для оценки несущей способности свай на горизонтальную нагрузку ограничены применением только полевых методов, а способы определения несущей способности свай на моментную нагрузку, например, в нормативных документах вообще не нашли отражения.

С другой стороны, величины действующих на свайный фундамент горизонтальных сил и моментов - а, следовательно, и их предельные значения — играют большую роль при расчете усилий в сваях, в частности, по обобщенной методике. Согласно этой методике если хотя бы в одной свае какое-либо усилие превысит величину несущей способности, то весь фундамент считается вышедшим в предельное состояние. Понятно, что подобный подход приводит к значительным запасам прочности основания.

В этой ситуации возникает вопрос о возможности учета перераспределения усилий между сваями таким образом, чтобы не одна, а несколько свай ра-

ботали в предельном состоянии. Это открывает возможности рационального проектирования и требует введения и четкого обоснования понятий несущей способности свай на горизонтальную силу и момент.

Часть перечисленных вопросов может быть снята с помощью численного моделирования. Однако границы применимости численных методов также подлежат верификации, а это составляет отдельную проблему.

Таким образом, совершенствование методов определения несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки, а также совершенствование методов расчета свайных фундаментов зданий и сооружений является актуальной задачей.

Цель работы заключалась в разработке методики определения допустимых значений горизонтальной и моментной нагрузок на сваю с учетом их совместного действия и совершенствования на этой основе обобщенной методики определения усилий в свайном фундаменте.

Задачи работы. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие конкретные задачи:

-разработать в общем виде постановку и решение задачи о несущей способности свай по грунту (о величине критической горизонтальной и моментной нагрузки), а также выполнить анализ взаимного влияния несущей способности сваи по грунту на момент и на горизонтальную нагрузку;

-разработать практическую методику совместного расчета свай на горизонтальные и моментные нагрузки, обобщить эту методику на случай медленно уплотняющихся водонасыщенных глинистых грунтов;

- выполнить проверку основных теоретических выводов экспериментально в лабораторных и полевых условиях;

-выполнить численное моделирование экспериментов; на основе сопоставления теоретических, экспериментальных и численных результатов определить границы применимости численных исследований;

-разработать методику рационального проектирования свайного фундамента, основанную на учете перераспределения нагрузок между сваями.

Предметом исследований данной диссертационной работы является взаимодействие сваи, нагруженной горизонтальной нагрузкой и моментом, с окружающим ее грунтовым основанием.

Объектом исследований является основание свайных фундаментов зданий и сооружений в момент его разрушения; свайный фундамент и грунтовое основание при достижении усилиями в сваях значений их несущей способности.

Научная новизна работы заключается:

-в предложенной методике для определения несущей способности свай по грунту на горизонтальную и моментную РЛт нагрузки и конкретизации этого решения для практических расчетов;

-в установлении линейной взаимозависимости между Т7^ и а также в решении этой задачи для различных способов защемления нижнего конца сваи;

-в предложенном решении задачи о начальной несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки в водонасыщенных грунтах на базе теории мгновенной прочности Ю.И. Соловьева;

-в усовершенствовании обобщенной методики расчета свайных фундаментов транспортных сооружений в части учета перераспределения усилий в сваях;

- в анализе влияния геометрических параметров сваи и механических характеристик грунта на несущую способность свай.

Теоретическая и практическая значимость работы состоит в следующем:

-разработана методика определения несущей способности свай на горизонтальную нагрузку, моментную нагрузку и их совместное действие; составлены соответствующие графики и таблицы для практических расчетов несущей

способности свай при различных способах защемления (опирания) нижнего конца сваи;

- предложена формула для расчета начальной несущей способности сваи в водонасыщенных грунтах;

- на основе сопоставления выполненных теоретических, экспериментальных и численных исследований определены границы и возможности численного моделирования работы свай на горизонтальную нагрузку;

- в расчетном обосновании возможности уменьшения числа свай и размеров ростверка при устройстве свайных фундаментов;

- в возможности использовать предлагаемые решения для любых свайных фундаментов транспортных сооружений, имея стандартный набор характеристик грунта.

Методы исследований. Основными методами, использованными в работе, являются: методы расчета упругих стержней (строительной механики); строгие методы теории мгновенной прочности грунтов; метод конечных элементов (использование программного комплекса MIDAS GTS); апробированные экспериментальные методы исследований механики грунтов.

Положения, выносимые на защиту:

-решение в общем виде задачи о несущей способности свай по грунту на горизонтальную и моментную нагрузки с учетом поиска наиболее невыгодного сечения сваи;

-решение задачи о несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки на основе решения Урбана и стандартного определения прочности грунта, окружающего сваю, с учетом поиска наиболее невыгодного сечения и установленная линейная зависимость между величинами несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки;

- формулы, таблицы и номограммы для определения несущей способности одиночных свай на горизонтальную и моментную нагрузки с учетом различных способов защемления свай;

-методика определения начальной несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки в водонасыщенных грунтах;

-результаты полевых и лотковых экспериментальных исследований величин несущей способности свай при нагрузках, приложенных перпендикулярно к оси сваи, выполненных в глинистых и песчаных грунтах;

-усовершенствованная методика расчета и проектирования свайных фундаментов транспортных сооружений, позволяющая добиться существенной экономии при конструировании свайных фундаментов.

Личный вклад автора состоит в обзоре и анализе методов исследований и расчета свайных фундаментов на горизонтальные и моментные нагрузки; в разработке нового метода расчета несущей способности свай в стабилизированных и нестабилизированных грунтовых основаниях; в проведении лотковых и натурных экспериментов; в численном исследовании, обработке и анализе его результатов; в совершенствовании методики расчета свайных фундаментов транспортных сооружений. Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» в составе временного научного коллектива кафедры «Геология, основания и фундаменты», НИЛ «Тоннели и метрополитены» Сибирского государственного университета путей сообщения и ООО «Стадия-НСК» (г. Новосибирск).

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность научных результатов, выводов, рекомендаций обеспечивается схождением и достаточным объемом результатов проведенных математических расчетов и натурных экспериментов по исследованию работы свай на горизонтальные и моментные нагрузки, а также апробированных методов строительной механики и механики грунтов при проектировании свайных фундаментов зданий и сооружений.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научно-технических конференциях «Наука и молодёжь XXI века» в 20092012 гг. в СГУПС (г. Новосибирск); на VII международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых TRANS-MECH-ART-СНЕМ («Неделя Науки - 2010», г. Москва); на международных научно-технических конференциях «Геотехника: теория и практика» 2012...2013 г. (СПбГАСУ, Санкт-Петербург); на объединенном научном семинаре СГУПС (2013, 2014), на объединенном научном семинаре ТюмГАСУ (сентябрь 2014).

Внедрение результатов. Основные положения диссертации внедрены при расчете и проектировании свайных фундаментов мостов, подпорных стен и укрепительных сооружений на следующих объектах:

- пешеходный мост через железнодорожные пути станция Томусинская;

-железнодорожный путепровод при реконструкции развития путей необщего пользования ЗАО «Черниговец»;

-тоннельный комплекс №1 и №3 на «Совмещенной дороге Адлер-горноклиматический курорт «Альпика-Сервис»»;

-ограждение котлованов на объекте Новосибирского метрополитена по оценке влияния на здание окружающей застройки (от станции «Золотая нива» до станции «Молодежная»);

-многоквартирный дом с подземной автостоянкой и трансформаторной подстанцией» по ул. 1905 года в г. Новосибирске (ограждение котлована);

-многоэтажный жилой дом с подземной автостоянкой по ул. Журинская в г. Новосибирске (ограждение котлована);

- при проведении полевых испытаний свай на горизонтальную и момент-ную нагрузки на трех объектах в г. Новосибирске и г. Новокузнецке.

-предлагаемая методика расчета включена в «Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения» (Москва, 2014).

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, 5 разделов, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы состав-

ляет 158 страниц, в том числе 44 рисунка и 50 таблиц. Список литературы содержит 124 источника, в том числе 48 иностранных.

Диссертация соответствует пп. 1, 3, 7, 12 паспорта специальности 05.23.02 «Основания и фундаменты, подземные сооружения».

Раздел 1. ОБЗОР И АНАЛИЗ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАСЧЕТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ НА ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ НАГРУЗКИ

1.1. Значение несущей способности свай для проектирования и строительства зданий и сооружений

В последнее десятилетие в Российской Федерации ведутся большие работы по развитию самых разнообразных инфраструктурных проектов, например, строительству жилья, строительству новых железнодорожных линий и автодорожных магистралей и тд.

В качестве примеров развития транспортной инфраструктуры России можно отметить:

- строительство мостов и развязок к саммиту АТЭС-2012 (Владивосток, остров Русский);

- реализация Федеральной целевой программы строительства олимпийских объектов в г. Сочи, в рамках которой предусмотрено строительство ряда мостов, тоннелей и укрепительных сооружений, в т.ч. на совмещенной — автомобильной и железной - дороге «Адлер - горноклиматический курорт Альпика-Сервис» и др.;

- начались работы по проектированию, строительству и реконструкции транспортных объектов в Москве (включая объекты метрополитена) и в других крупных городах России;

- принято решение о начале строительства высокоскоростных магистралей в России;

- планируется в кратчайшие сроки осуществить проект мостового и тоннельного перехода на полуостров Крым и др.

И это далеко не полный перечень инфраструктурных проектов, которые сегодня ставят задачи перед наукой в области строительства. Поэтому в настоящее время особенно важным становятся исследования, посвященные со-

вершенствованию нормативной базы, используемой при строительстве про-мышленно-гражданских и транспортных объектов.

В методическом плане процесс проектирования и строительства должен сопровождаться научно обоснованными расчетными методами, позволяющими обеспечить решение различных вопросов, связанных с конкретными условиями строительства зданий и сооружений.

Одной из основных задач является совершенствование методов проектирования и расчета сооружений, в частности, требуется развитие основных расчетных положений, создание новых и совершенствование классических методов расчета свайных фундаментов как основного вида фундаментов, применяемых в современных условиях при строительстве зданий и сооружений.

К сооружениям на свайных фундаментах, подвергающимся воздействию горизонтальных нагрузок и изгибающих моментов относятся:

— в промышленно-гражданском строительстве — это различные типы ограждения котлованов, подпорные стенки, противооползневые и противолавин-ные сооружения;

— в мостостроении - это различные типы устоев и промежуточных опор [7, Ю];

— в тоннелестроении - это портальные подпорные сооружения и рампо-вые участки подводных тоннелей, а также укрепительные и подпорные сооружения транспортных магистралей, свайные конструкции для стабилизации оползневых участков земляного полотна (противооползневые конструкции).

Кроме того, свайные фундаменты широко используются: в берегоукрепительных и причальных сооружениях водного транспорта, в гидротехническом строительстве.

Расчет конструкций свай и ростверков по первой группе предельных состояний выполняется во всех случаях на вертикальные и горизонтальные нагрузки по прочности материала свай, а также по несущей способности грунта основания [60].

Таким образом, одной из основных характеристик в расчетах свайного фундамента является несущая способность свай.

Настоящая работа посвящена исследованию вопросов, связанных с совершенствованием методов определения несущей способности свай по грунту.

Существуют следующие виды несущей способности сваи по грунту: несущая способность сваи на вдавливание (выдергивание) и несущая способность сваи на горизонтальную нагрузку. На наш взгляд, существует необходимость определения несущей способности сваи на моментную нагрузку, определение которой вообще не предусмотрено в нормативных документах.

В настоящее время при проектировании свайных фундаментов выполняется расчет несущей способности сваи на вертикальную нагрузку. В нормативных документах [61] для оценки несущей способности сваи по грунту различных типов свай предлагается известная формула для определения несущей способности сваи на вдавливание и выдергивание для различных типов свай и грунтовых условий:

Ъ=У с

УскЯА + и^Усл/^ /=1

(1.1)

где ус — коэффициент условий работы сваи в грунтах; /? - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А - площадь поперечного сечения сваи; и - периметр поперечного сечения сваи; - расчетное сопротивление /-го слоя грунта по боковой поверхности сваи; /г, - толщина 1-го слоя грунта; п - число слоев; усК, усу - коэффициенты условий работы грунта соответственно под нижним концом и на боковой поверхности сваи.

Расчетные сопротивления грунта Я и /и коэффициенты условия работ уся, ус/ и ус принимаются в зависимости от вида грунтов в основании, типа сваи и технологии устройства.

Кроме расчетного определения несущей способности, в нормативных документах предлагается определять эту характеристику полевыми методами: - в статических испытаниях;

- в динамических испытаниях;

- с помощью эталонной сваи;

- по результатам статического зондирования.

Рекомендации нормативных документов по определению несущей способности сваи по грунту на горизонтальную нагрузку ограничены только применением полевых испытаний. При этом отсутствует какая-либо методика определения несущей способности свай на действие моментов, приложенных к голове сваи, и, тем более, на совместное действие горизонтальной и моментной нагрузок.

Отметим, что в нормативных документах предыдущего поколения [11, 37, 50, 51] существовала формула для определения допустимой горизонтальной нагрузки на сваю. Однако она предполагала, во-первых, наличие пластического шарнира в стволе сваи, что не является обязательным условием для разрушения основания вокруг сваи, а во-вторых, не позволяла учитывать целый ряд грунтовых прочностных характеристик, очевидным образом оказывающих влияние на взаимодействие системы «свая-грунт» в предельной стадии работы грунта [38].

Следовательно разработка аналитического метода, позволяющего рассчитывать величину несущей способности с учетом грунтовых условий и характеристик сваи, имеет большое практическое значение для проектирования свайных фундаментов транспортных сооружений.

Разработка аналитического метода затруднена тем, что на работу свайных фундаментов, подверженных действию горизонтальных и моментных нагрузок, оказывает влияние большое количество различных факторов. Это такие факторы как неоднородность, слоистость, изменение физико-механических характеристик грунтового основания, размеры и форма поперечного сечения свай, глубина их забивки, жесткость конструкций свай, характер действующих нагрузок, а также сопротивление грунта перемещению в нем свай и т.д. Для решения этой многокритериальной задачи, необходимо учитывать как характер воздействия каждого влияющего фактора в отдельности, так и совокупную работу системы «свая-грунт» в различных условиях. Решение данной задачи представляется ак-

туальным и необходимым для обеспечения надежности транспортных сооружений.

1.2. Основная классификация аналитических методов расчета свай на

горизонтальные нагрузки

В настоящее время известно несколько классификаций методов расчета свай на горизонтальные нагрузки, которые систематизируют существующие методы по жесткостному параметру свай и по используемой модели работы системы «свая-грунт».

По жесткостному параметру свай методы расчета можно разделить на две основных группы.

1. Методы, рассматривающие сваю как абсолютно жесткий стержень, вращающийся вокруг «нулевой» точки. В этой группе методов сопротивление грунта моделируется либо по классической теории предельного равновесия, либо по методу местных упругих деформаций с применением понятия коэффициента постели (модель Фусса-Винклера).

2. Методы, позволяющие учитывать гибкость и деформируемость сваи. Для определения сопротивления грунта в данной группе методов чаще всего используется модель Фусса-Винклера при той или иной закономерности изменения коэффициента постели по глубине, модель линейно-деформируемой среды или, несколько реже, нелинейные модели грунта.

1.2.1. Методы, рассматривающие сваю как абсолютно жесткий стержень

В одной из первых расчетных схем работы свай на горизонтальную нагрузку, элементы которой используются до сих пор, свая рассматривалась как абсолютно жесткий стержень, вращающийся вокруг «нулевой» точки (рисунок 1.1). Сопротивление грунта моделировалось либо по классической теории предельного равновесия, либо по методу местных упругих деформаций при коэф-

фициенте постели, линейно возрастающем с глубиной. Развитием данной группы методов занимались И .Я. Лучковский [70], Г.С. Лекумович [32], Н.В. Лале-тин [30], В.Г. Березанцев [5], K.Terzaghi [117] и др.

Разрушение системы «свая-грунт» в данном случае происходит за счет потери устойчивости грунтом основания. При расчете на устойчивость коротких жестких свай по теории предельного равновесия грунта (ТПРГ) за предельную принимается такая горизонтальная нагрузка, при которой реактивный отпор грунта у нижнего конца сваи достигает предельного значения.

Рисунок 1.1. Перемещение короткой жесткой сваи под нагрузкой (О - точка

поворота сваи в грунте)

Недостатки методов, рассматривающих сваю, как абсолютно жесткий стержень при расчете транспортных сооружений в современных условиях определяются следующим.

1. В современных методах расчета особое внимание уделяется величине деформаций тех или иных конструкций и их элементов, особенно при проектировании сложных и уникальных внеклассных объектов. Это значительно снижает практическую ценность данной группы методов.

т.

Н

сматриваются вопросы поведения свай при совместном воздействии осевой и горизонтальной нагрузок, в закарстованных грунтах, в глинистых грунтах, с учетом реакции грунта по боковой поверхности горизонтально нагруженных свай, нелинейного анализа горизонтально нагруженных свай в песках, вариационного подхода к расчету свай, предельных горизонтальных нагрузок на короткие жесткие сваи в песках.

Исследования поведения свай конкретно в линейно-деформируемой среде по-прежнему занимают особое место, поскольку это важно, прежде всего, в практическом отношении. В последние годы по этой проблеме опубликован ряд работ за рубежом, например, В. С. O'Kelly, P.N.Ward, M.J. Raybould [107], К. M. Rollins, R.T. Cole [113], R. Tuladhar, Т.Н. Makai, Mutsuyoshi [118], T. Wichtmann, Т. Triantafyllidis [120] и др.

Рассмотрим некоторые основные этапы развития теории расчета по методу местных упругих деформаций (Фусса-Винклера). Именно этот подход имеет наибольшую практическую ценность. Первой стадией становления данной теории было предположение о постоянстве коэффициента постели по глубине, которое вскоре обнаружило следующие существенные недостатки:

- постоянство упругих характеристик грунта на всю глубину погружения сваи (5-30 метров) маловероятно даже при решении задач для однородных оснований в пределах одного подстилающего слоя;

— при решении задачи с постоянным коэффициентом постели максимальные значения контактных напряжений между сваей и грунтом получаются у поверхности грунта, что противоречит результатам натурных испытаний, а также здравому смыслу (горизонтальный отпор грунта прямо зависит от глубины расчетного сечения).

Далее, благодаря работам, например, Д.В. Ангельского [1], от этого упрощения удалось отказаться.

С введением в действие СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» [61] данная группа методов стала основной в части расчета свай, в том числе и на

горизонтальные нагрузки. По методике СНиП 2.02.03-85 и СП 24.13330.2011 свая моделируется как балка, защемленная в упругой среде (рисунок 1.2).

м V ^Ир у Ц/р

/ / ,Ио А ч/о \

/ 1 \ \ - 1 / н /

ч \

Рисунок 1.2. Перемещение гибкой сваи под нагрузкой (по СП 24.13330.2011

«Свайные фундаменты»)

При этом грунт, окружающий сваю, рассматривают как линейно-деформируемую среду, характеризуемую коэффициентом постели Сг, кН/м4, линейно возрастающим с глубиной.

Расчетное значение коэффициента постели по боковой поверхности определяется по формуле (1.2):

С = К-г-ус, (1.2)

где К - коэффициент пропорциональности, (кН/м), зависящий от вида грунта, окружающего сваю (таблица В.1 СП 24.13330.2011); г — глубина расположения рассматриваемого сечения сваи в грунте, м.; ус - коэффициент условия работы (для отдельно стоящей сваи ус = 3).

Расчетное давление сваи на грунт определяется на глубине г отсчитываемой при высоком ростверке от поверхности грунта, а при низком ростверке - от его подошвы.

1.3. Обзор исследований свайных фундаментов с позиции их рационального проектирования

Как уже говорилось, основной задачей проектирования транспортных сооружений является максимальная экономия вложенных средств при сохранении эксплуатационных свойств сооружения. Вместе с тем, в связи со значительным увеличением скоростей и плотности движения транспорта и подвижного состава, ужесточаются и требования по надежности и безопасности. Идеальным в данном случае является фундамент транспортного сооружения, несущий заданную нагрузку при минимальных экономических затратах на его проектирование и строительство.

В настоящей работе особое внимание уделено рациональному проектированию, т.е. совершенствованию расчетных методов, позволяющих применить в проекте наиболее рациональные конструкции фундаментов транспортных сооружений.

Использование понятия «рациональное проектирование», на наш взгляд, требует комментария. Обратимся, например, к книге В.П. Малкова и А.П. Угодчикова «Оптимизация упругих систем» [34]: «Термины «оптимальное» и «рациональное» проектирование принято различать следующим образом: если задачи решаются в строгой математической постановке, то говорят об оптимальном проектировании. Если же речь идет о некоторой приближенной процедуре, это принято называть рациональным проектированием».

Можно сказать, что основная масса соответствующих работ по совершенствованию методов расчета свайных фундаментов (за исключением работ, посвященных именно вопросам оптимизации в указанном смысле) может быть отнесена к работам по рациональному проектированию и созданию методов

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Полянкин, Александр Геннадьевич, 2014 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ангельский Д.В. К расчету свайных оснований на горизонтальную нагрузку. — Тр./ Моск. автодор. ин-т, 1937. вып. 7. - с. 41-49.

2. Бартоломей A.A. Расчет осадок однорядных и многорядных свайных фундаментов. Пермский политехнический институт, Пермь, 1970.

3. Бахолдин Б.В., Труфанова Е.В. Сопротивление свай горизонтальным нагрузкам // Основания и фундаменты, М., 2010. с. 4-8.

4. Бахолдин Б.В., Джантимиров Х.А., Разводовский Д.Е. Несущая способность свай в кусте. В сб. «Свайные фундаменты». - М.: Стройиздат, 1991. -с. 41-44.

5. Березанцев В.Г. Расчет одиночных свай и свайных кустов на действие горизонтальных сил. М.: Воениздат, 1946. - 60 с.

6. Богомолов А.Н., Ушаков А.Н., Шиян С.И. Решение основных граничных задач для полуплоскости методами теории функций комплексного переменного. Волгоград : ВолгГАСУ, 2009. 280 с.

7. Бокарев С.А., Соловьев Л.Ю., Цветков Д.Н. и др. Результаты полномасштабного обследования и испытания сталежелезобетонных пролетных строений железнодорожных мостов Сибири и Дальнего Востока // Вестник ТГАСУ, №2, Томск, 2009, с. 160 - 170

8. БусловА.С. Работа свай на горизонтальную нагрузку за пределами упругости в связных грунтах. Ташкент: АН Узбекской ССР. 1979. - 102 С.

9. Быков В.И. Исследование работы свайных фундаментов с низким ростверком на горизонтальные нагрузки.: Автореф. дис. канд. техн. наук. -М., 1978.

10. Власов Г.М. Проектирование опор мостов: Учеб. Пособие. — Новосибирск: Изд-ва СГУПСа, 2003. - 332с.

11. Временные технические указания по расчету, проектированию и производству работ по свайным фундаментам зданий и сооружений в г. Москве. М., 1988.

12. Готман А.JI. Безростверковые свайные фундаменты промышленных зданий и сооружений и общая методология их расчета: диссертация ... доктора технических наук. Уфа, 1995. 44 с.

13. Готман Н.З. Каюмов М.З. Расчет фундаментов зданий с развитой подземной частью на закарстованных территориях // Основания, фундаменты и механика грунтов, №4. 2013. с. 13-18.

14. Григорян A.A., Лекумович Г.С., Лучковский И.Я. К расчету свай на горизонтальную нагрузку в просадочных грунтах. Основания, фундаменты и механика грунтов, 1981,№3.-с. 18.

15. Денисов О. Л., Меркурьев М. Е. Экспериментальные исследования горизонтально нагруженных фундаментов из полых круглых свай. // Основания и фундаменты, М., 2010, с. 23-29.

16. Завриев К.С., Шпиро Г.С. Расчет фундаментов мостовых опор глубокого заложения. -М: Транспорт, 1970. 215 с.

17. Зиязов Я.Ш. К расчету свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку с учетом взаимовлияния рядов свай. Тр. / НИИПромстрой, 1976, вып. 18. Вопросы фундаментостроения. - с. 37-43.

18. Знаменский В.В. Инженерный метод расчета горизонтально нагруженных групп свай. М.: изд-во АСВ, 2000. - 128 с.

19. Ильичев В.А., Монголов Ю.В., Шаевич В.М. Свайные фундаменты в сейсмических районах. М.: Стройиздат, 1983. 340 с.

20. Исаков А.Л., Матвиенко B.C. Проектирование трассы и железнодорожного пути высокоскоростной железнодорожной магистрали: Учебное пособие.

21. Караулов А.М., Полянкин А.Г. К расчету заглубленных незаанкерен-ных подпорных стенок / // Труды Всероссийской НТК "Геотехника: теория и практика", Санкт-Петербург, СПбГАСУ, 2013, с. 165-169.

22. Карданов Н.М. Влияние гибкости свай на работу внецентренно нагруженного фундамента: Дис. канд. техн. наук. -М., 1993. 153 с.

23. Клейн Г.К., Караваев В.Н. Расчет железобетонных свай на действие вертикальных и горизонтальных нагрузок // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1979. -№ 6.-е. 13-15.

24. Коннов A.B. Влияние взаимодействия свай на несущую способность свайных фундаментов при действии горизонтальной нагрузки: Дис. канд. техн. наук. М., 1984.- 181 с.

25. Королев К.В., Кузнецов A.A., Полянкин А.Г. Несущая способность свай на горизонтальную и моментную нагрузку и оптимальное проектирование свайных фундаментов. // «Транспортное строительство», №3, 2013, с. 13-15.

26. Королев К.В., Полянкин А.Г. Расчет несущей способности сваи на горизонтальную и моментную нагрузки./ТВестник СГУПС., Новосибирск., 2010.- с.34-39.

27. Кудрявцев С.А. Напряженно-деформированное состояние слоистых заторфованных оснований : автореферат дисс. ... канд. техн. наук Ленинград, 1987. 20 с.

28. КудряшовВ.П. Исследование работы одиночных свай под колонну на совместное действие горизонтальных и вертикальных нагрузок: Автореф. Дис. канд. техн. наук. -М., 1981.

29. Кузнецов A.A., Королев К.В., Полянкин А.Г. Натурные испытания работы свай на горизонтальные и моментные нагрузки // «Железные и автомобильные дороги в сложных условиях: сб. научн. ст.», СГУПС , 2013, с. 75-82.

30. ЛалетинН.В. Расчет свайного куста на вертикальные нагрузки по деформациям грунтов основания // Теория сооружения и конструкций: Сб. тр. № 13, вып. 1.-Воронеж, 1967.

31. Лундин Л.Ш. Влияние горизонтальных нагрузок на работу куста свай в глинистых грунтах: Автореф. дисс. ... канд. техн. наук. Днепропетровск, 1981. -22 с.

32. Лучковский И.Я., Лекумович Г.С. К вопросу о расчете свай на горизонтальную нагрузку в связном грунте // Основания, фундаменты и механика грунтов. -1971.-№3.-с. 17.

33. Мангушев P.A.,Ершов A.B., Осокин А.И. Современные свайные технологии - Москва, АСВ, 2010, 240 с.

34. Малков В.П., Угодников А.П. Оптимизация упругих систем// М. Наука, 1981,288 с.

35. Миронов B.C. О методе расчета свай на горизонтальные нагрузки // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1971. - № 3. - с. 15-17.

36. Ободовский A.A. Проектирование свайных фундаментов. М.: Строй-издат, 1977- 112 с.

37. Основания, фундаменты и подземные сооружения. МГСН 2.07-97. Правительство Москвы. - Внесены Москомархитектурой. Утверждены Правительством Москвы постановлением от 10.02.1998, № 111.

38. Основания, фундаменты и подземные сооружения. Справочник проектировщика. М.: Стройиздат, 1985.

39. Парамонов В.Н. Метод конечных элементов при решении нелинейных задач геотехники: Группа компаний «Геореконструкция». СПб. 2012. 262 с.

40. Полянкин А.Г. Исследования несущей способности сваи на горизонтальные воздействия //«Наука и молодежь XXI века. Материалы IX научно-технической конференции студентов и аспирантов». Часть 1. Технические науки. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2011, с. 55-56.

41. Полянкин А.Г., Ефимов С.В., Карян Г.Г. Лотковые испытания сваи на горизонтальную и моментную нагрузки // «Наука и молодежь XXI века. Материалы IX научно-технической конференции студентов и аспирантов». Часть 1. Технические науки. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2011, с. 47-48.

42. Полянкин А.Г. Особенности расчета несущей способности сваи на горизонтальную и моментную нагрузки // Наука и молодежь СГУПСа в третьем тысячелетии. Выпуск 1, Новосибирск, 2013, с. 124-133.

43. Полянкин А.Г. Совершенствование обобщенной методики определения усилий при проектировании свайных фундаментов транспортных сооружений // Научные проблемы транспорта Сибири и Дальнего востока, №2, Издательство НГАВТ, 2013.

44. Полянкин А.Г. Метод расчета свайных фундаментов транспортных сооружений с позиции их рационального проектирования // Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» № 6 , 2013.

45. Полянкин А.Г. Вопросы исследования несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки в полевых условиях //«Наука и молодежь XXI века. Материалы XI научно-технической конференции студентов и аспирантов». Часть 1. Технические науки. - Новосибирск: Изд-во СГУПСа, 2013, с. 73-75.

46. Полянкин А.Г., Карян Г.Г. Экспериментально-численные исследования несущей способности свай на горизонтальную и моментную нагрузки // «Железные и автомобильные дороги в сложных условиях: сб. научн. ст.»„ 2013, с. 89-97.

47. Пономарев А.Б. Реконструкция подземного пространства: учебное пособие. М.: АСВ, 2006. 320 с.

48. Пронозин Я.А. Цилиндрические фундаменты-оболочки.М.:АСВ, 2010. 240с.

49. Разоренов И.Ф. Основные положения методики испытаний и расчета одиночных фундаментов на горизонтальную нагрузку / Тр. совещания по механике грунтов, основаниям и фундаментам. М.,1956.

50. Рекомендации по расчету свай на горизонтальные нагрузки и перемещения с учетом вертикальных нагрузок. М., НИИОСП Госстроя СССР, 1975.

51. Рекомендации по расчету свайных фундаментов в слабых грунтах. М.: Стройиздат, 1975.

52. Сафонов А.П., Павлов В.В., Лисовой O.A. Исследование работы свай в кусте при действии горизонтальной нагрузки // Основания и фундаменты: Межвуз. сб. тр. / Пермский политехи, ин-т, 1979. с. 16-22.

53. Сахаров И.И., Лыкова Н.И. Расчет подземных сооружений в условиях тесной городской застройки // Жилищное строительство, № 2, 2009, с. 19-21.

54. Сенцов Ю.К. Исследование работы свай на горизонтальные нагрузки в двухслойном основании для условий нефтепромыслового строительства Западной Сибири: Дис.. канд. техн. наук. М. 1977.

55. Силин К.С., Глотов Н.М., Завриев К.С. Проектирование фундаментов глубокого заложения. М.: Транспорт, 1981. -252 с.

56. Снитко Н.К., Снитко А.Н. Расчет жестких и гибких опор, защемленных в грунт, при одновременном действии горизонтальных и вертикальных сил // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1967. - № 3. - с. 10-13.

57. Соловьев Ю.И. Жестко- и упругопластический анализ устойчивости и напряженно-деформированного состояния грунтов: Автореф. дис. д-ра техн. наук. М., 1989. 42 с.

58. Соловьев Ю.И. Сваи и свайные фундаменты в условиях Сибири / Под ред. Ю.И. Соловьева. Новосибирск: СГАПС, 1994. 126 с.

59. СорочанЕ.А., Быков В.И. Исследование работы свайных кустов из бурона-бивных свай на горизонтальную нагрузку // Основания, фундаменты и механика грунтов.-М., 1976.-№3.- с. 9-11.

60. СП 22.133330.2011 (СП 50-101-2004, СНиП 2.02.01-83*) Основания зданий и сооружений. М., 2011г.

61. СП 24.13330.2011 (СП 50-102-2003, СНиП 2.02.03-85). Свайные фундаменты. М., 2011г.

62. Строганов A.C. теоретические и экспериментальные исследования работы длинных одиночных свай на горизонтальную нагрузку. М.: Водгео, 1953.-79 с.

63. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / Монография. М: АСВ, 2009. 552 с.

64. Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях для строительства «Комплекса установки вдувания пылеугольного топлива в доменные печи ОАО «ЗСМК» г. Новокузнецк. ООО «ЮжКузбассТИСИЗ», 2010г.

65. Технический отчет об испытании грунтов натурными сваями статическими вдавливающими и горизонтальными нагрузками на площадке строи-

тельства комплекса жилых домов переменной этажности со встроенно-пристроенными помещениями общественного, административного назначений и автостоянки, трансформаторной подстанции и центрального теплового пункта по ул. Овражная в Заельцовском районе г. Новосибирска» г. Новосибирск. ОАО «СтройИзыскания», 2006г.

66. Технический отчет об испытании грунтов натурными сваями статическими горизонтальными нагрузками на площадке строительства торгово-развлекательного центра по ул. Танковая, 1 в Калининском и Заельцовском районах г. Новосибирска» г. Новосибирск. ОАО «СтройИзыскания», 2008г.

67. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и подземных сооружений в условиях плотной застройки): «Стройиздат Северо-Запад», Группа компаний «Геореконструкция» СПб. 2010. 535 с.

68. Фадеев А.Б. Исследование работы группы свай // Исследования свайных фундаментов: Межвуз. сб. науч. трудов / Воронеж: Издательство ВГУ, 1988. -с. 169-174.

69. Фадеев А.Б., Аввад Т. Особенности работы свайных кустов под действием моментных нагрузок // Использование слабых грунтов в качестве оснований зданий и сооружений: Ленинград. Дом научно-техн. проп-ды. Л., 1984. -С. 55-59.

70. Фаянс Б.А., Лучковский И.Я., Лекумович Г.С. Ускоренные натурные испытания свай на горизонтальную нагрузку // Основания, фундаменты и механика грунтов. -М.,1981.-№6.-с. 16-18.

71. Федоровский В.Г. , Левачев С.Н., Курилло C.B., Колесников Ю.М. Сваи в гидротехническом строительстве: Уч. пособие. Москва: АСВ. 2003. 240 с.

72. Филатов A.B. Экспериментальные исследований эпюр реактивного давления грунта и перемещений свай при горизонтальных нагрузках // Основания, фундаменты и механика грунтов. М., 1977. - № 1.-е. 32.

73. Шахирев В.Б. К вопросу об определении нагрузок, передаваемых сваям жестким ростверком, нагруженным моментом и вертикальной сосредоточенной силой // Свайные фундаменты: Сб. научных трудов. Минск, 1975.

74. Шулятьев О. А., Харичкин А. И. Натурные измерения распределения нагрузок между сваями в фундаменте // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 2009. - № 6. - с. 17-23.

75. Юшин А.И. Расчет свай с жесткой заделкой голов в ростверке на горизонтальные перемещения грунта. Тр. / НИИОСП им. Герсеванова Госстроя СССР, 1975, вып. 65. Свайные фундаменты. - С. 166-190.

76. Baguelin, F., Frank, R., and Said, Y. H. (1977). Theoretical study of lateral reaction mechanism of piles. Geotechnique, 27(3), 405-434.

77. Banerjee, P. K., and Davies, T. G. (1978). The behavior of axially and laterally loaded single piles embedded in non-homogeneous soils. Geotechnique, 28(3), 309-326.

78. Basu, D., and Salgado, R. (2008). Analysis of laterally loaded piles with rectangular cross sections embedded in layered soil. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics. 32, 721-744.

79. Basu, D., Salgado, R., and Prezzi, M. (2009). A continnum-based model for analysis of laterally loaded piles in layered soils. Geotechnique, 59(2), 127-140.

80. Bransby, M. F., and Springman, S. (1999). Selection of load-transfer functions for passive lateral loading of pile groups. Computers and Geotechnics, 24, 155184.

81. Broms, В. B. (1964). Lateral resistance of piles in cohesive soils. Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, ASCE, 90(2), 27-63.

82. Broms, В. B. (1964b). Lateral resistance of piles in cohesiveless soils. Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, ASCE, 90(3), 123-156.

83. Brown, D. A., Morrison, C., and Reese, L. C. (1988). Lateral load behavior of a pile group in sand. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 114(11), 1261-1276.

84. Brown, D.A. and Shie,C. F. (1991). Some numerical experiments with a three dimensional finite element model of a laterally loaded pile. Computers and Geotechnics, 12,149-162.

85. Budhu, M. and Davies, T. G. (1987). Nonlinear analysis of laterally loaded piles in cohesionless soils. Canadian Geotechnical Journal, 24, 289-296.

86. Budhu, M. and Davies, T. G. (1988). Analysis of Laterally Loaded Piles in Soft Clays. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 114(1), 21-39.

87. Cai. F. and Ugai, K. (2000). Numerical analysis of the stability of a slope reinforced with piles. Soils and Foundations, 40(1), 73-84.

88. Carter, J. P. (2006). Who needs constitutive models? Australian Geotechnics, 41(2), 1-27.

89. Carter, J. P., Desai, C. S., Potts, D. M., Schweiger, H. F., and Sloan, S.W. (2000). Computing and computer modeling in geotechnical engineering. GeoEng 2000, Melbourne Australia, Technomic Publishing Co., Lancaster, Pa. USA, 11571252.

90. Chen, C.Y., and Martin, G. R. (2002). Soil-structure interaction for landslide stabilizing piles. Computers and Geotechnics, 29, 363-386.

91. Comodromos, E. M., Papadopoulou, M. C., and Rentzeperis, I. K. (2009). Effect of cracking of on the pile response of pile test under horizontal loading. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 135(9), 1275-1284.

92. Davies, T. G. and Budhu, M. (1986). Non-linear analysis of laterally loaded piles in heavily overconsolidated clays. Geotechnique, 36(4), 527-538.

93. De Vos, M., and Whenham, V. (2006). Innovative design methods in geotechnical engineering Workpackage 3, GeoTechnet-European Geotechnical Thematic Network.

94. Duncan, J. M., Robinette, M.D., and Mokwa, R. L. (2005). Analysis of laterally loaded pile groups with partial pile head fixity. Advances in Deep Foundations, GSP 132, ASCE, 1-16.

95. Einav, I. (2005). Energy and variational principles for piles in dissipative soil. Geotechnique, 55(7), 515-525.

96. Fan, C. C., and Long., J. H. (2007). A modulus-multiplier approach for non-linear analysis of laterally loaded pile groups. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 31, 111 7-1145.

97. Feagin L.B. Lateral pile-loading tests. Proc. ASCE, vol. 61, 1935.

98. Guo, W. D. and Qin, H. Y. (2010). Thrust and bending moment for rigid piles subjected to moving soil. Canadian Geotechnical Journal, 47(2), 180-196.

99. Guo, W. D. and Zhu, B. T. (2010). Nonlinear response of 20 laterally loaded piles in sand. Australia Geomechanics, 45(2), 67-84.

100. Jeong, S., Kim, B., Won, J., and Lee, J. (2003). Uncoupled analysis of stabilizing piles in weathered slopes. Computers and Geotechnics, 30, 671-682.

101. Karthigeyan, S. Ramakrishna, V.V., and Rajagopal, K. (2006). Influence of vertical load on the lateral response of piles in sand. Computers and Geotechnics, 33, 121-131.

102. Lee, J., Kim, M., and Kyung, D. (2010). Estimation of lateral load capacity of rigid short piles in sands using CPT results. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 136(1), 48-56.

103. Martin, C. M., and Randolph, M. F. (2006). Upper-bound analysis of lateral pile capacity in cohesive soil. Geotechnique, 56(2), 141-145.

104. Matlock, H. M., and Reese, L.C. (1960). Generalized solutions for laterally loaded piles. Journal of Soil Mechanics and Foundation Engineering, ASCE, 86(5), 63-91.

105. McClelland, B., and Focht, J. A. Jr. (1958). Soil modulus for laterally loaded piles. Transactions, ASCE, 123, 1049-1086.

106. Miche R. Investigation of piles subject to horizontal forces. Application to Quay Walls. J. School of Englin. Giza, N 4, 1930.

107. O'Kelly, B. C., Ward, P. N., and Raybould, M. J. (2008). Stabilization of a progressive railway embankment slip. Geomechanics and Geoengineering: An International Journal, 3(4), 231-244.

108. Ong, D.E.L., Leung, C.F., and Chow, Y. K. (2009). Behavior of pile groups subjected to excavation-induced soil movement in very soft clay. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 135(10), 1462-1474.

109. Pan, J. L., Goh, A.T.C., Wong, K.S., and Teh, C. I. (2000). Model tests on single piles in soft clay. Canadian Geotechnical Journal, 37, 890-897.

110. Poulos, H.G., Carter, J. P., and Small, J. C. (2001). Foundations and retaining structures- research and practice. Proceedings of 15th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Istanbul, Turkey, A.A. Balkema, Rotterdam, 2527-2606.

111. Randolph M. F. (1981). The response of flexible piles to lateral loading. Geotechnique, 31(2), 247-259.

112. Reese L. C., and Van Impe, W. F. (2001). Single piles and pile groups under lateral loading. A. A.Balkema Publishers, the Netherlands.

113. Rollins, K. M., and Cole, R. T. (2006). Cyclic lateral load behavior of a pile cap and backfill. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 132(9), 1143-1153.

114. Scott, R. F. (1981). Foundation analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs,

NJ.

115. Shen, W. Y., and Teh, C. I. (2004). Analysis of laterally loaded piles in soil with stiffness increasing with depth. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 130(8), 878-882.

116. Sun, K. (1994). Laterally loaded piles in elastic media. Journal of Geotechnical Engineering, ASCE, 120(8), 1324-1344.

117. Terzaghi, K. (1955). Evaluation of coefficients of subgrade reaction. Geotechnique, 5(4), 297-326.

118. Tuladhar, R., Makai, T. and Mutsuyoshi, H. (2008). Cyclic behavior of laterally loaded concrete piles embedded in cohesive soil. Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 37,43-59.

119. Verruijt, A., and Kooijman, A. P. (1989). Laterally loaded piles in a layered elastic medium. Geotechnique, 39(1), 39-46.

120. Wichtmann, T., and Triantafyllidis, T. (2009). Influence of the grain-size distribution curve of quartz sand on the small strain shear modulus Gmax. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 135(10), 1404-1418.

121. Yang, K., and Liang, R. (2006). Methods for deriving p-y curves from instrumented lateral load tests. Geotechnical Testing Journal, 30(1), 1-8.

122. Yang, Z., and Jeremic, B. (2005). Study of soil layering effects on lateral loading behaviour of piles. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 131(6), 762-770.

123. Zhang, L. (2009). Nonlinear analysis of laterally loaded rigid piles in cohesionless soil. Computers and Geotechnics. 36, 718-724.

124. Zhang, L., Silva, F., and Grismala, R. (2005). Ultimate lateral resistance to piles in cohesionless soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 131(1), 78-83.