Обоснование применения в мостостроении комбинированных систем в виде арки с затяжкой и пересекающимися гибкими подвесками тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Суровцев Борис Алексеевич

• Суровцев Борис Алексеевич
• кандидат наук
• 2018

Оглавление диссертации кандидат наук Суровцев Борис Алексеевич

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

1.1 Общие сведения о пролетных строениях комбинированных схем. Практика отечественного проектирования и строительства

1.2 Пролетные строения комбинированных систем с наклонными подвесками

1.3 Практика современного проектирования пролетных строений комбинированных систем с наклонными подвесками. Конструктивные решения, экономические аспекты

1.4 Выводы

ГЛАВА II. ОСНОВНЫЕ КОНЦЕПЦИИ И ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМБИНИРОВАННЫХ ВНЕШНЕ БЕЗРАСПОРНЫХ СХЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ С ГИБКИМИ ПОДВЕСКАМИ

2.1 Особенности проектирования пролетных строений комбинированных систем с гибкими подвесками

2.2 Эволюция конструктивно-технологических решений по проектированию комбинированных схем мостовых пролетов с полигональным очертанием верхнего пояса

2.3 Методология исследования поведения и поиска рациональных критериев проектирования пролетных строений комбинированных систем с гибкими наклонными подвесками. Основные понятия и формулировки МКЭ. Постановки математических моделей

2.4 Выводы

ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ ПУТЕЙ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ С ПОЛИГОНАЛЬНЫМ ВЕРХНИМ ПОЯСОМ И ГИБКИМИ ПОДВЕСКАМИ

3.1 Исследование аспектов проектирования верхнего пояса пролетных строений

3.2 Анализ критериев построения схемы подвесок

3.3 Критерии подбора количества подвесок пролетного строения. Длина панели

3.4 Сравнение комбинированных систем с наклонными и вертикальными подвесками

3.5 Выводы

ГЛАВА IV. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ И УКАЗАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ КОМБИНИРОВАННЫХ СХЕМ С ГИБКИМИ НАКЛОННЫМИ ПОДВЕСКАМИ

4.1 Назначение и возможности применения пролетов комбинированных схем с наклонными подвесками

4.2 Основные положения проектирования пролетных строений комбинированных систем с наклонными пересекающимися подвесками

4.3 Особенности процесса проектирования пролетных строений комбинированных систем с наклонными подвесками

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование применения в мостостроении комбинированных систем в виде арки с затяжкой и пересекающимися гибкими подвесками»

ВВЕДЕНИЕ

Современные тенденции проектирования искусственных сооружений часто диктуются возрастающими требованиями к их надежности, грузоподъемности, долговечности, экономичности и эстетичности. Проектируемые конструкции одновременно с этим должны быть достаточно технологичны в практической реализации при строительстве, эксплуатации, необходимом ремонте. Вышеперечисленные требования создают условия необходимости применения и разработки новых, инновационных решений, как при проектировании, так и при строительстве искусственных сооружений.

Мосты в данном случае относятся к классу сооружений повышенной ответственности, как конструкции, подвергающиеся действию различных, значительных по величине специфических нагрузок. При этом к мостам предъявляются особые требования, связанные с прочностью, выносливостью и жесткостью несущих элементов.

В последние годы в Российской Федерации наблюдается рост объемов строительства объектов транспортной инфраструктуры, строится значительное количество дорог, в том числе скоростных трасс, городских автомагистралей, в составе которых необходимо предусматривать различные искусственные сооружения (мосты, тоннели, путепроводы, эстакады).

В случаях строительства трассы с пересечением судоходных рек необходимо выдерживать требования навигационных водных инстанций, связанные с обеспечением необходимых габаритов судоходства по реке. Параметры навигационных габаритов зачастую определяют тип мостового перехода, обуславливают применение мостовых систем больших пролетов, требующих особого внимания и подхода при проектировании и строительстве.

Системы мостов больших пролетов достаточно разнообразны, среди них превалируют вантовые, висячие моста, но находится применение и иным конструктивным решениям - различные пролетные строения со сквозными главными фермами, арочные мосты различных схем и комбинированные системы. В настоящее время в качестве элементов связей таких конструкций в некоторых случаях успешно находят применение ванты.

Конструкции подобного типа отличаются сравнительно небольшими размерами несущих сечений, что благоприятно сказывается на их внешнем силуэте, их архитектурная привлекательность зачастую является одним из главных критериев проектирования и строительства мостовых переходов в городах, где архитектурный облик сооружения часто играет ведущую роль в выборе варианта проекта.

При всех вышеперечисленных достоинствах проектирование подобных объектов в большинстве случаев невозможно без проведения детальных пространственных расчетов, моделирования, различных лабораторных испытаний, пространственного трехмерного проектирования элементов. Все эти аспекты существенно осложняют процесс разработки проектов, растут требования к квалификации инженеров. Следует также отметить определенный недостаток информации об основных подходах к проектированию и расчету конструкций подобного типа, включающей в себя применение компьютерного моделирования. В частности, в действующих в РФ нормативных документах отсутствует в достаточной степени информация по проектированию вантовых систем, основным положениям расчетов, требованиям к конструкциям.

В мировой практике мостовых сооружений данного типа к настоящему времени накоплен значительный опыт по проектированию, расчетам и строительству указанных конструкций.

В практике отечественного проектирования комбинированных пролетных строений на данный момент стоит отметить отсутствие информации о проектировании комбинированных схем пролетных строений с наклонными пересекающимися гибкими подвесками. При этом данный тип пролетных строений получил сравнительно широкое распространение за рубежом. В исследованиях зарубежных авторов приведены некоторые рекомендации к проектированию пролетных строений данного типа под автомобильные и железнодорожные нагрузки. Тем не менее, правила и нормы зарубежного проектирования не всегда подходят для прямого применения их в отечественном мостостроении, в связи с определенными различиями в нормативной базе, применяемых материалов, условий ценообразования, нагрузками, требованиями к проектированию и строительству и т.д.

На данный момент в России отсутствует системно -методические правила и требования к проектированию пролетных строений указанного типа.

Целью диссертационного исследования является изучение и построение методологии проектирования комбинированных внешне безраспорных пролетных строений с гибкими наклонными пересекающимися подвесками применительно к действующим в РФ нормам и требованиям по проектированию мостов, нагрузкам, применяемым материалам основных конструкций.

Для достижения этой цели в диссертации решены следующие задачи:

- Проведен подробный сбор информации и детальный анализ зарубежного опыта проектирования, строительства и эксплуатации конструкций данного типа.

- Выявлены основные теории, предлагаемые зарубежными авторами, к построению оптимальных схем комбинированных пролетных строений с наклонными

подвесками. Проведены практические расчеты с целью адаптации существующих гипотез к правилам и нормам отечественного проектирования;

- Разработаны рекомендации к проектированию комбинированных пролетов с наклонными подвесками с учетом специфики мостостроения РФ;

- Проведено практическое апробирование предлагаемых правил проектирования в виде практических расчетов, реальных проектов и текущего строительства.

Методология исследования базируется на проведении широкого спектра статистических расчетов, анализе и обобщении полученных результатов. При проведении расчетов используются современные методы компьютерного моделирования, базирующиеся на методе конечных элементов (МКЭ), учитываются современные требования к проектированию.

Объектом исследования является технология и основные положения проектирования комбинированных пролетных строений с гибкими наклонными пересекающимися подвесками.

Предметом исследования является процесс принятия оптимального проектного решения с учетом всех факторов, непосредственно влияющих на процесс проектирования, строительства и эксплуатации пролетных строений указанного типа.

Данная тема диссертационного исследования является актуальной, поскольку к настоящему моменту в отечественной практике отсутствует опыт проектирования и строительства конструкций подобного типа. Одновременно с этим отсутствуют требования и рекомендации к проектированию указанных систем. Исследование данного вопроса обеспечит возможность внедрения пролетных строений комбинированных систем с наклонными подвесками, успешно зарекомендовавших себя за рубежом, как

высокоэффективные, технологичные и экономичные решения, в практику современного отечественного мостостроения. Это, в свою очередь, позволит расширить спектр применяемых в Российской Федерации систем мостов больших пролетов, увеличит количество предлагаемых вариантов мостовых сооружений и в будущем даст стимул к дополнительным исследованиям в области пролетных строений комбинированных систем с гибкими подвесками.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

- Результаты сравнения НДС комбинированных пролетных строений с наклонными подвесками и с вертикальными связями. Выводы об эффективности применения сеток подвесок;

- Зависимости влияния поведения элементов конструкции от изменения основных параметров проектирования сооружения;

- Общие положения методологии проектирования конструкций пролетных строений комбинированных систем, рациональное назначение основных параметров при проектировании конструкции;

- Оценка экономической эффективности применяемых систем по сравнению с традиционными решениями в области пролетных строений комбинированных систем.

ГЛАВА I. ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ СИСТЕМ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

1.1 Общие сведения о пролетных строениях комбинированных схем.

Практика отечественного проектирования и строительства

Комбинированные схемы представляют собой сочетания нескольких простых систем. Чаще всего комбинированные системы образуют путем сочетания балки или фермы с полигональным поясом, аркой, шпренгельной системой или отдельными дополнительными стержнями.

В большинстве случаев применение традиционных комбинированных систем не приносит преимуществ по сравнению с простыми системами в отношении затрат металла. Однако современные технологии проектирования и расчета позволяют говорить о разработке новых решений в пролетных строениях, эффективно снижающих затраты на основные материалы при строительстве.

Анализ аспектов проектирования и расчетов комбинированных конструкций подобных типов приведен в работах и исследованиях Е.Е. и М.Е. Гибшмана, В.И. Попова, С.А. Ильясевича, К.Г. Протасова, А.В. Теплицкого, А.А. Петропавловского, А.А. Герцога.

В СССР в процессе поиска экономически эффективных решений были разработаны системы, которым при строительстве придают начальные усилия, обратные по знаку усилиям, возникающим в стадии эксплуатации пролетного строения. В качестве примера можно привести систему, предложенную Г.Д. Поповым - неразрезная балка, усиленная снизу над промежуточными опорами дополнительными поясами. Применение этой системы нашлось при проектировании моста через р. Оку, моста через реку Иртыш в Омске, построенного в 1978 г.

Рис.1.1. Комбинированная система, предложенная Г.Д. Поповым.

Наиболее распространены комбинированные системы, в которых сочетаются балочная и арочная системы, причем и балки, и арки могут быть как сплошностенчатыми, так и сквозными. В случае езды понизу образуется система, в которой распор арки воспринимается балкой. Тогда по характеру воздействия на опоры система внешне работает как балочная безраспорная. Это позволяет значительно уменьшить стоимость опор, по сравнению с традиционной арочной системой. Свойства системы, внешний вид, характер работы арки и балки во многом зависят от соотношения жесткости ее компонентов.

Если выполняется соотношение Е1а/Е1б>80..100, т.е. жесткость на изгиб арки значительно превышает жесткость балки, то балка в основном работает на восприятие распора арки и называется затяжкой, а система - аркой с затяжкой. Наличие арки определяет сохранение в такой конструкции особенности распорных арочных систем - Б-образного прогиба. Работа арки и ее конструкция мало отличается от обычных арочных мостов. Но масса пролетного строения по сравнению с арочным распорным увеличивается из-за дополнительного расхода металла на устройство затяжек. Кроме того, уменьшение распора из-за деформаций затяжки приводит к увеличению изгибающих моментов и утяжелению самих арок.

Рис.1.2. Схемы комбинированных арочных конструкций - Арка с затяжкой.

Если сечение затяжки увеличивать, развивая ее в жесткую балку, то саму арку можно облегчить, сделать гибкой, способной воспринимать только продольную сжимающую силу. При соотношении изгибных жесткостей балки и арки Е1б/Е1а>80..100 поперечная сила и изгибающий момент воспринимаются в основном балкой. При этом возникает новая система, называемая гибкой аркой с жесткой затяжкой.

Арка, работающая только на сжатие, принимается всегда со сплошной стенкой. Продольное усилие в арке изменяется по длине пролета сравнительно мало, что облегчает подбор сечений арки. Значительная мощность балки жесткости позволяет осуществить внеузловое прикрепление поперечных балок проезжей части, что может быть использовано для унификации стержней арки и балочной клетки проезжей части.

При загружении полупролета балка жесткости принимает Б-образную форму изгиба. Если бы арка, подвески и балка жесткости не испытывали продольных деформаций, то изгиб балки был бы кососимметричен, с точкой перегиба в середине пролета, а величины изгибающих моментов разных знаков были бы в симметричных относительно середины пролетах, сечения балки -одинаковы. Продольные деформации элементов вызывают смещение всех промежуточных сечений балки жесткости, а

следовательно, преобладание положительных изгибающих моментов над отрицательными.

С целью уменьшения расчетных моментов целесообразно принять меры к уравниванию величины моментов разных знаков созданием отрицательного момента путем эксцентричного приложения к балке распора арки.

Рассматриваемая система получила сравнительно широкое распространение, особенно в железнодорожных мостах.

Жесткая балка, работающая на изгиб и растяжение, дает возможность внеузлового прикрепления балок проезжей части и тем самым оптимизации балочной клетки по минимуму массы. При средних пролетах наличие арки позволяет облегчить сечение балки, упростить изготовление, особенно в сварном варианте. Наличие балки жесткости облегчает монтаж при надвижке и сборке на отдельных опорах крупными блоками.

Рис.1.3. Комбинированная арочная схема - Гибкая арка с жесткой затяжкой.

Следует обозначить также комбинированную систему, предложенную профессором К.Г. Протасовым, состоящую из фермы с треугольной решеткой, нижний пояс которой выполнен в виду жесткой балки. Она способна воспринимать изгибающие моменты от внеузлового прикрепления поперечных балок проезжей части. В такой конструкции, как и в арке с жестким нижним поясом, можно выбрать независимо оптимальные размеры, как панели треугольной решетки фермы, так и панели проезжей части,

не используя дополнительные элементы в виде подвесок, стоек и шпренгелей.

Рис.1.4. Комбинированная система профессора Протасова.

Если в ней применить ферму с полигональным верхним поясом, то получится система, исключающая появление -образного прогиба от загружения временной нагрузкой. Данная система позволяет добиться почти постоянных значений усилий в панелях верхнего пояса по его длине.

Очертание оси арки по параболе приводит к относительно

небольшим расчетным усилиям в раскосах. Это облегчает

конструкции узлов, элементов решетки и верхнего пояса. При этом

если постоянная нагрузка существенно выше временной

вертикальной, что характерно для большепролетных автодорожных

мостов, большинство раскосов решетки оказываются растянутыми

при любом положении временной нагрузки, что позволяет

выполнить их гибкими. Данная конструкция была предложена

профессором Н.И. Поливановым. Эволюция схемы меняет ее

статические свойства, превращая ее в решетчатую ферму с

полигональным верхним и жестким нижним поясами. При этом

существенно повышается ее вертикальная жесткость, благодаря

исключению возможности ее Б-образного прогиба от временных

нагрузок, занимающих часть пролета. Постепенное уменьшение

высоты такой фермы от середины пролета к опорам обеспечивает

малое изменение усилий по длине верхнего пояса, а расположение

его узлов по параболе приводит к относительно небольшим

расчетным усилиям в раскосах решетки. Кроме того, если

11

постоянная нагрузка существенно больше временной вертикальной, то большинство раскосов решетки оказывается растянутым при любом положении временной нагрузки. Недостатком такой схемы является невозможность стандартизации длин элементов решетки, а также наличие переломов во всех узлах верхнего пояса, усложняющих конструкцию этих узлов. Однако следует сказать, что в условиях современных подходов к проектированию и заводскому изготовлению блоков металлоконструкций данный недостаток носит весьма условный характер.

Общее достоинство комбинированных систем, в составе которых имеется жесткая балка - возможность независимой компоновки конструкций проезжей части пролетного строения от конструкции несущих элементов самих систем.

Включение балки в состав комбинированной системы при езде понизу создает удобства при продольной надвижке как самой балки, так и пролетного строения в целом, перевозке и установке пролетных строений в пролет на плаву, а также при сборке в пролете на временных опорах.

Арочные комбинированные системы с балкой жесткости должны быть тщательно запроектированы по прогибам при загружении временной нагрузкой части пролета, когда арка работает в основном на постоянную нагрузку. Это в известной мере ограничивает применение таких систем в железнодорожных мостах.

дополнительный верхний пояс имеет по отношению к балке

12

значительную жесткость не получили распространения в СССР, но широко применялись за рубежом. В этой системе, получившей название «Bowstring», дополнительный пояс представляет собой как бы обычную арку и сама система может быть названа как жесткая арка с жесткой затяжкой.

Рис.1.6. Комбинированная система жесткая арка-жесткая затяжка.

В качестве эволюции данного решения следует говорить о системе «жесткая арка - жесткая затяжка», в которых объединение элементов осуществляется посредством наклонных подвесок.

1.2 Пролетные строения комбинированных систем с наклонными

подвесками

Интересным примером данного решения является мост через пролив между побережьем европейского материка и датским островом Фемарн (1963 г) с главным пролетом длиной 248.4 м с жесткими арками, распор которых воспринимается проезжей частью, подвешенной к аркам на гибких наклонных подвесках.

автомобильного транспорта в одном уровне. При размерах арок, удовлетворяющих требованиям прочности и устойчивости, вертикальная жесткость системы в варианте подвесок, перпендикулярных оси моста характеризовалась неприемлемым значением. С целью повышения жесткости системы подвески были наклонены под углом 55о к линии проезда, образуя ромбические ячейки между точками пересечения.

Подвески запроектированы из стальных канатов и не могут воспринимать сжимающих усилий. Однако рассчитанные как раскосы балочной фермы с жестким верхним поясом они имеют двузначные линии влияния с относительно небольшими отрицательными площадями. Работа на сжатие таких подвесок исключается, если сжимающее усилие от временной нагрузки, размещенной в пределах отрицательного участка линии влияния, не превышает растягивающего усилия от постоянной нагрузки, распределенной вдоль всего пролета, что с учетом длины панели подвесок видится весьма маловероятным.

Таким образом, схема была трансформирована в многорешетчатую параболическую ферму с жестким верхним поясом, что значительно повысило вертикальную жесткость, при этом система утратила возможность S-образной формы прогиба от временных нагрузок, значения деформаций стали однозначными.

Пролетное строение рассчитывалось при помощи ЭЦВМ, как 99 раз статически неопределимая система. Общая устойчивость арок проверена путем проведения натурного испытания модели пролетного строения размером в 1/200 натуральной величины.

Данный пример хорошо иллюстрирует эффективность конструкций комбинированных систем с наклонными подвесками. За рубежом конструкции подобного типа получили название «Сетчатые арки» - «Network Arches». Тем не менее, в виду малой распространенности данных пролетов по территории СССР и РФ следует отметить определенную недостаточность информации по данным конструкциям в технической и строительной литературе.

Во многом это связано со сложностью проведения расчетов пролетных строений данного типа в виду их высокой степени статической неопределимости. Однако в настоящее время разработаны эффективные программные пакеты, предназначенные для решения задач прочности и строительной механики, базирующиеся на широко применяемом в настоящее время Методе Конечных Элементов. Использование этого метода позволяет с минимальными затратами производить расчеты сложных многократно статически неопределимых схем. Таким образом, в настоящее время можно говорить о возможности успешного решения задач такого рода и использовании сложных комбинированных схем в реальной практике проектирования и строительства мостов, одновременно разрабатывая более эффективные с точки зрения материалоемкости конструкции.

Эффект наклонных подвесок был открыт и впервые использован в 1920-е годы шведским инженером Октавиусом Нильсеном.

Рис.1.8. Комбинированная схема пролетного строения с наклонными подвесками Нильсена.

Нильсен построил в Швеции примерно 70 мостов комбинированных систем с полигональным верхним поясом с наклонными подвесками, которые располагались подобно ферме Уоррена, чередуясь направлением вверх и вниз. Самый длинный мост Нильсена мост Castelmoron, 1933 г, длина пролета 145 м. Таким образом, ему удалось снизить изгибающий момент в арке до таких значений, что продольная сила стала решающей при расчете размеров. При этом сам Нильсен пересекающиеся подвески в своих конструкциях не использовал. Однако предлагаемое решение позволило существенно сократить размеры основных несущих элементов по сравнению с другими комбинированными конструкциями. При этом стоит отметить, что в 1926 году Нильсен запатентовал конструкцию комбинированных пролетных строений с наклонными пересекающимися подвесками.

Рис.1.9. Комбинированная схема с пересекающимися подвесками.

Идея Нильсена получила свое дальнейшее развитие в исследованиях норвежского профессора Пера Твейта под руководством профессора Филиппа Штейна. Твейт расположил подвески таким образом, что они пересекались друг с другом, по крайней мере, дважды и образовывали сетку. Именно такое расположение подвесок было применено на мосту через пролив Фемарн.

С конца 60-х годов мосты с сетчатой аркой стали очень популярны в Японии. В 1962 году профессор Масао Наруока стал внедрять эту идею мостов в своей стране. Мост Аки с пролетом длиной 110 м, построенный в 1968 году, стал первым мостом с сетчатой аркой в Японии. С тех пор эти мосты называются мостами «Нильсена-Лозе» (Герман Лозе (1815-1893) - Немецкий ученый, предложивший комбинированную конструкцию жесткая арка-жесткая затяжка в XIX вв), напоминая об их изобретателях. За это время было построено свыше 50 мостов с длиной пролета от 150 до 256 м. Один из наиболее впечатляющих из них - мост Шинхамадера (с пролетом длиной 254 м), построенный в 1991 г.

Рис.1.10. Мост Шинхамадера. Схема сооружения.

В Российской Федерации в данный момент ведется строительство мостового перехода через реку Обь в г. Новосибирске, проект разработан в ЗАО «Институт «Стройпроект» и является на сегодняшний день единственным примером применения конструкций такого типа в реальных объектах РФ. Длина руслового пролета составляет 380 м.

Рис.1.11. Русловое пролетное строение моста через р. Обь в г. Новосибирске.

Пролетное строение - металлическое под 6 полос движения, арки запроектированы коробчатого переменного сечения, объединенные поперечными ветровыми связями. Конструкция затяжки представляет собой металлические главные балки, объединенные поперечными балками и стальной ортотропной плитой проезжей части.

Подвески арки изготавливаются по технологии Monostrand и представляют собой канат из семипроволочных стрэндов, выполненных из оцинкованной проволоки. Каждый стрэнд запрессовывается на заводе в пластиковую оболочку, с заполнением пространства специальной смазкой. На монтаже пучки стрэндов формируются в защитных пластиковых трубах. Применение монострендов в подвесках пролетного строения позволяет эффективно производить необходимую регулировку усилий, возникающих в подвесках на стадиях строительства и эксплуатации моста.

В комбинированных системах подобных типов следует отметить определенные эксплуатационные достоинства, как например нечувствительность схемы к проведению работ по замене вант, что для вантовых мостов является одним из наиболее серьезных критериев расчетов и проектирования - так называемый

«Расчет на обрыв ванта», рекомендованный SETRA.

18

Bundle of monostrands HDPE stay pipe

Grease or wax

PE sheath Strand

Рис.1.12. Схема устройство вант по технологии моностренд.

1.3 Практика современного проектирования пролетных строений комбинированных систем с наклонными подвесками. Конструктивные решения, экономические аспекты

По словам Твейта, применение подобных конструкций позволяет сэкономить 40-70% основных металлоконструкций по сравнению с мостами других систем аналогичных пролетов. Ниже приведен график, показывающий величину расхода металлоконструкций железнодорожных мостов в Германии в диапазоне пролетов от 40 до 200 метров - комбинированной системы с наклонными подвесками по проекту инженеров Брунна и Шенека (Brunn and Schanack - 2003 г) и других систем.

8

< I-

и о

X

и <

а

0 40

< \ •

< > • •

• ф • •• • ... •

• ■ Вгиг 1п аг 1С1

1 'ЭсИапас 2003 к

80 120

ДЛИНА ПРОЛЕТА, М

160

т 200

Рис.1.13. График сравнения расходов металлоконструкций мостов в Германии.

Зарубежный опыт применения конструкций подобного типа показывает высокую экономическую эффективность мостов комбинированных систем. Большое внимание уделяется правилам формирования сетки наклонных подвесок, определения критериев построения - частота подвесок, угол падения, длина панели. Среди достоинств таких систем следует отметить также, что авторы проектов рекомендуют устраивать форму очертания верхнего пояса пролетного строения по окружности, в отличие от традиционных комбинированных решений с полигональным верхним поясом, где его очертание принимается параболическим. Это в свою очередь позволяет обеспечить возможность унификации блоков металлоконструкций верхнего пояса. При этом в виду высокой вертикальной жесткости данных пролетов видится вполне возможным и перспективным их применение под железную дорогу. Исследуя данный вид конструкций, необходимо сказать, что в виду незначительности действия продольных изгибающих моментов, доминирующей силой становится усилие продольного сжатия арок.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Суровцев Борис Алексеевич, 2018 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Владимирский С.Р. Современные методы проектирования мостов. - СПб.: Папирус, 1998. - 493 с.

2. Гибшман М.Е., Попов В.И. Проектирования транспортных сооружений. - М.: Транспорт, 1988 - 447 с.

3. Ильясевич С.А. Металлические коробчатые мосты. - М.: Транспорт, 1970. - 280 с.

4. Мамлин Г.А. Производство конструкций стальных мостов. - М.: Транспорт, 1994. - 391 с.

5. Металлические мосты. Протасов К.Г., Теплицкий А.В., Крамарев.С.Я., Никитин М.К. - М.: Транспорт, 1973 - 352 с.

6. Мосты и тоннели на железных дорогах / В.О. Осипов, В.Г. Храпов, Б.В. Бобриков и др.; Под ред. В.О. Осипова. - М.: Транспорт, 1988. - 367 с.

7. Новожилова Н.И., Шайкевич В.Л. Применение сталей высокой прочности в мостовых конструкциях. - СПб.:Изд. СПГУ, 1992. -240 с.

8. Потапкин А.А. Проектирование стальных мостов с учетом пластических дфеормаций. - М.: Транспорт, 1984 - 200 с.

9. Проектирование металлических мостов / А.А. Петропавловский, Н.Н. Богданов, Н.Г. Бондарь и др.; Под ред. А.А. Петропавловского. - М.: Транспорт, 1982. - 320 с.

10. Пунин А. Л. Архитектура отечественных мостов. - Л.: Стройиздат, 1982. - 152 с.

11. Рокки К.С., Эванс Х.Р. Проектирование стальных мостов. Пер. с англ.; Под ред. А.А. Потапкина. - М.:Транспорт, 1986. - 245 с.

12. Стрелецкий Н. Н. Сталежелезобетонные пролетные строения мостов. - М. Транспорт, 1981. - 360 с.

13. Кириллов В.С. Строительство мостов и труб. Справочник. - М.: Транспорт, 1975.

14. Бобриков Б.В., Русаков И.М., Царьков А.А. Строительство мостов. - М.: Транспорт, 1987.

15. П.П. Ефимов. Проектирование мостов. М.: Транспорт, 2006.

16. В.Д. Александров. Карманный справочник производителя работ ОАО «Мостотрест». М.: ОАО Институт Гипростройсмост. 2000.

17. М.М. Корнеев. Стальные мосты. Киев. 2003.

18. А.А. Герцог. О совместной работе арок и надарочной части мостов. М.: Автотрансиздат. 1962.

19. Агафонов Е.Г. Мостовой переход через р. Иртыш в Ханты-Мансийске. Е.Г. Агафонов. Вестник мостостроения. 2003. № 1-2. С. 46-48.

20. Алексеев В.В. Железнодорожные и автодорожные мосты. В.В. Алексеев, Г.И. Тередики, Л.С. Блинков. М.: ТИМР, 1994.220 с.

21. Баренбойм И.Ю. Индустриальное строительство мостов. И.Ю. Баренбойм, М.Е. Карасик, В.И. Кириенко. Киев: Будшельник, 1978.208 с.

22. Батурин А.В. Строительство моста через залив Чайво, о.Сахалин . А.В.Батурин, В.В.Лисовый. Вестник мостостроения. 2004. № 1-2. С. 19-20.

23. Бычков В.Е. Реконструкция существующего моста через р. Москву у с. Беседы. В.Е. Бычков, И.В. Артемьев. Вестник мостостроения. 1999. № 1-2. С. 23-26.

24. Бычковский Н.Н. Примеры проектирования металлических мостов с балочными пролетными строениями: учеб. Пособие. Н.Н. Бычковский. Саратов: СГТУ, 1992.75 с.

25. Гитман Э.М. Железнодорожные пролетные строения пониженной высоты. Э.М. Гитман. Вестник мостостроения. 1996. № 1. С. 4447.

26. Евграфов Г.К. Мосты на железных дорогах. Г.К. Евграфов. М.: Трансжелдорогиздат, 1995. 636 с.

27. Ефимов П.П. Архитектура мостов. М., 2003. 228 с.

28. Климов В.А. Монтаж пролетных строений моста Чубук в Турции/ В.А. Климов, В.В.Коротин, О.И. Чемеринский. Вестник мостостроения. 1996. № 3-4.

29. Климов В.А. Особенности замыкания пролетных строений моста Байиндир в Турции. В.А. Климов, О.И. Чемеринский, ВЛ. Швидкий. Вестник мостостроения. 1999. № 3-4.

30. Кручинкин А.В. Развитие металлического мостостроения в России. А.В.Кручинкин. Труды ЦНИИС, вып. 2003.

31. Ляпустин Й.Я. Реконструкция существующего железнодорожного моста через р. Амур у Хабаровска. И.Л. Ляпустин. Вестник мостостроения. 1994. № 1.

32. Мастертон Йен. Арочный мост рекордного пролета в Шанхае (Китай). Йен Мастертон. Мостостроение мира. 2004. № 1-2.

33. МостБаркета в Севилье. Мостостроение мира. 1993. № 1.

34. Мост через Луару в Орлеане (Франция). Мостостроение мира. 2002.

35. 21.Мюллер Жан М. Мосты сверхдлинных пролетов. Идея, материал и методы возведения. Жан М. Мюллер. Мостостроение мира. 1998. Jfe 1-2.

36. Онитпук В.М. Новый Андреевский железнодорожный мост. В.М. Онищук, А.В. Островский, О.В. Воронин.

37. Платонов А.С. Особенности требований к материалам для стальных ортотропных конструкций мостов. А.С. Платонов. Вестник мостостроения. 2002. № 3-4.

38. Протасов К.Г. Металлические мосты. К.Г. Протасов, А.В. Теплицкий, СЛ. Крамарев. М.: Транспорт, 1973.

39. Солохин В.Ф. Опыт сооружения арочного пролетного строения моста через р. Иртыш в г. Ханты-Мансийске. В.Ф. Солохин, СН. Дядькин, Л.Б. Шапиро // Вестник мостостроения. 2004. № 3-4. С. 3-11.

40. Строительство моста Эразм с рекордным разводным пролетом.

Мостостроение мира. 1996.Ш1.

132

41. Хесселинк Б.Х. Железнодорожный мост в Роттердаме (Нидерланды). Б.Х. Хесселинк, X. Меерсма. Мостостроение мира. 2004. К« 1-2.

42. Шапиро Л.Б. Сооружения арочного пролетного строения нового Краснолужского моста через р. Москву в Москве. Л.Б. Шапиро, Д.В. Шишкина, В.Е. Николаев. Вестник мостостроения. 2002. № 1-2.

43. Быстров В.А. Совершенствование конструкций и расчета элементов сталежелезобетонных мостов. - Л.: Изд. Ленинградского университета, 1987. - 185 с.

44. Быстров В.А. Исследование работы сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов: автореф. Канд.дис. Л., 1975.

45. Мосты и сооружения на дорогах: Учеб. Для вузов: В 2 ч. П.М. Саламахин, О.В. Воля, Н.П. лукин и др.; Под ред. П.М. Саламахина. - М.: Транспорт, 1991. - Ч. 1.

46. Тимошенко С.П. Теория упругости. ОНТИ-ГТТ.-1934.

47. Островидов А.М., кузнецов И. А. Таблицы для проектирования мостов. - М.: Автотрансиздат, 1963. - 205 с.

48. Усманский А.А. Специальный курс строительной механики. Ч.1.

- М., Л.: ОНТИ, 1935. - 235 с.

49. Усманский А.А. Специальный курс строительной механики. Ч.2.

- М., Л.: ОНТИ, 1940. - 196 с.

50. Власов В.З. Строительная механика тонкостенных пространственных систем. - М.: Стройиздат, 1949. - 435 с.

51. Бычковский Н.Н., Данковцев А.Ф. Металлические мосты. -Саратов: Сарат. Гос. Техн. Университет, 2005, ч.1.

52. Основин В.Н., Шуляков Л.В., Дубяго Д.С. Справочник по строительным материалам и изделиям. - Ростов-на-Дону: Изд. «Феникс», 2006.

53. Половко А.М. Основы теории надежности. - М.: Изд. «Наука», 1964.

54. Перельмутер А.В. Основы расчета вантово-стержневых систем. М.: Изд. Лит-ры по стр-ву. 1969.

55. Строительная механика. Тонкостенные пространственные системы. Александров А.В., Лащеников В.Я., Шапошников Н.Н. М.: Стройиздат. 1983.

56. Киселев В. А. Строительная механика. М.: Стройиздат. 1976.

57. Светлицкий В.А. Механика стержней. М.: Высшая школа. 1987.

58. Сливкер В.И. Строительная механика - вариационные основы. М.: Ассоциация строительных курсов. 2005.

59. Писаренко Г.С. Сопротивление материалов. Киев. Высшая школа. 1979.

60. Горшков А.Г. Сопротивление материалов. М.: МАИ. 2000.

61. В.В. Новожилов. Теория упругости. М.:ГСИСП. 1958.

62. Агапов В.П. Метод конечных элементов в статике, динамике и устойчивости пространственных тонкостенных подкрепленных конструкций. Издательство ассоциации строительных вузов. 2000.

63. Муханов К.К. Металлические конструкции. М.: Стройиздат. 1976.

64. Петропавловский А. А. Вантовые мосты. М.: Транспорт. 1985.

65. Дмитриев Л.Г., Касилов А.В.Вантовые покрытия (расчет и конструирование). Киев. Будивельник. 1974.

66. Ржаницын А.Р. Составные стержни и пластинки. М.: Стройиздат. 1986.

67. Веденников Г.С. Стальные конструкции. М.: Стройиздат. 1976.

68. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов. М.: МГТУ им. Баумана. 1999.

69. Смирнов А.Ф. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений. М.: Стройиздат. 1984.

70. Перельмутер А.В. Сливкер В.И. Повышение качества расчетных обоснований проектов. БСТ Экспертиза. №10, 2005.

71. Brunn, B. and Schanack, F. (2003) "Calculation of a double track railway network arch bridge applying the European standards" Graduation thesis at TU-Dresden. August 2003. 320 pages.

72. Brunn, B., Schanack, F. and Steimann, U. (2004) "Network arches for railway bridges" Arch Bridges IV, Barcelona, Nov. 2004. Advances in Assessment, Structural Design and Construction. P. Roca and C. Molins (Eds.). pp. 671-680.

73. Fries, C. And Hommel, D. (1990) "Great Belt Link - Tender design and contract design for the West Bridge." Procedings of the 2nd Symposium on Strait Crossings. Trondheim/Norway/10-13 June 1990. Pulished by A:A: Balkema, Rotterdam. pp. 5-312.

74. Fujiono, T. and Ohsaka, K. (1965) "Stress Analysis of Plane Frame Structure by Digital Computer." In Japanese. November 1965. Mitsubishi Technical Bulletin MTB 010029. Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Tokyo, Japan. 10 pages.

75. Galambos, T. V. Ed. "Guide to Stability Design Criteria for Metal Structures" Fifth edition, 1998, John Wiley & Sons. ISBN 0-47112742-6 (alk. paper)

76. Gerard, G. (1962) "Introduction to Structural Stability Theory" McGraw-Hill Book Company, Inc. 1962

77. Hiroshi, Y., Satake, M. and Korematsu, M. (1965) "Study of Nielsen System Bridges'." In Japanese. March 1965, Mitsubishi Technical Buletin MTB 010021 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., Tokyo, Japan. 8 pages.

78. Jay, A. (1998) "Network Arches" In French. H0gskolen i Agder, 4890 Grimstad, Norway. July 1998.

79. Leonhardt, (1991) "Developing guidelines for aesthetic design." Bridge aesthetics around the world, M. P. Burke Jr. et al.,eds., Nat. Res. Counsil, Washington, D.C.

80. Moeen, S. et al. (2004) "Parametric Studies on Cable Supported Arch Bridges" 9th International Conference on Current Trends in

Aquaducts, Road, Rail and Marine Bridges. 22-24 December, 2004 Hyderabad , India. Vol. 2.

81. Nakai, H. et al. (1995) "Proposition of Methods for Checking the Ultimate Strength of Arch Ribs in Steel Nielsen-Lohse Bridges." Stahlbau 64 (1995) Heft 5

82. Naruoka, M., Itoh, K., and Matsukawa, A. (1977) "Nielsen System Bridges in Japan." Pfluger-Festschrift Hannover, Germany, 1977.

83. Nielsen, O. F. (1930) "Foranderlige Systemer med anvendelse pâ buer med skraatstillede Hœngestenger." ("Discontinuous systems used on arches with inclined hangers", in Danish.) 121 pages. Gad Copenhagen. Ph.D. thesis.

84. Sasek. L. (2005). "Getting on the Network. Innovation in arch design" BRIDGE Design § Engineering. v. 11, no 40

85. Sasek. L. (2006). "Less is More", Civil Engineering, The magazine of the American society of civil engineers - ASCE, April 2006

86. Teich, S. (2004) "Fatigue Optimization in Network Arches Arch Bridges IV, Barcelona, Nov. 2004. Advances in Assessment, Structural Design and Construction. P. Roca and C. Molins (Eds.). pp. 691-700.

87. Tveit, P. (1955) Graduation thesis on arch bridges with inclined hangers. Delivered in September 1955. 76 pages. At the Technical University of Norway, Trondheim.

88. Tveit, P. (1966) "Design of Network Arches." Struct. Eng:, 44(7). London, England

89. Tveit, P. (1972). Discussion to Majid (1971). Proceedings of the Institution of Civil Engineers. Vol.52. August 1972

90. Tveit, P. (1973) "Network arch in double track railway bridge." Presented at Nordic Research. Days for Steel Struct., held in Oslo, Norway, Pre-print V713.

91. Tveit, P. et al. (1978) "Network arches." 1st ed., Civil Engineering. Department., Univ. of Houston June 978. 93 pages. Revised edition

reprinted at inst. of Bldg. Techn. Struct. Engrg., Aalborg Univ. Centre

136

Aalborg, Denmark, 1980. ISSN 0105-8185 NOTE NO. 8007. Including handout for the Poster Session of IABSE's 11. Congress, Vienna, September 1980.

92. Tveit, P. (1980a) "Network arches." Handout for poster session of IABSE's 11th Congress, held at Vienna, Publ, by inst. Tech. Struct. Engineering., Aalborg Univ. Centre, Aalborg, Denmark. 45 pages.

93. Tveit, P. (1980b) "Network Arches." 11th IABSE Congress, held in Vienna, Austria, Final Report, IABSE, ETH-Hönggerberg, CH-8039, Zürich, Switzerland

94. Tveit, P. (1983) "Economic design of network arches." Rep. No. 8304, Inst. of Bldg. Tech. Strict. Enter., Aalborg Univ. Centre, Aalborg, Denmark, 22 pages. ISSN 0105-7421 Report no, 8304.

95. Tveit, P. (1984) "Economic design of network arches" Handout for the poster session of IABSE's 12th congress, Vancouver, September 1984. Published by Inst. Bldg. Tech. Struct. Engineering., Alborg Univ. Centre, Aalborg. 32 pages. ISSN 0105-7321 R8405.

96. Tveit, P. (1984a) "A network arch with four sets of hangers designed to be cast and erected on ice floating between piers." Handout for the poster session of IABSE's 12th Congress, held at Vancouver, Canada. Publ. by Inst. of Bldg. Tech. Struct. Engineering., Alborg Univ. Centre, Aalborg, Denmark. 106 pages.

97. Tveit, P. (1984b) "Building network arches on reinforced ice between piers." Final Rep., IABSE's 12th Congress, held at Vancouver, Canada, publ. by IABSE, ETH-Hönggerberg, CH-8039, Zürich, Switzerland, p. 1130.

98. Tveit, P. (1987) "Considerations for the Design of Network Arches." Journal of Structural Engineering, Vol. 1113, No.10, October, 1987. ©ASCE, ISSN 0733-9445/87/0010-21897 Paper No. 21892. pp.21892207.

99. Tveit, P. (1992) "Network Arches in Perspective" Guest Lecture held at the technical Universities in Prague and Vienna, March 1986.

Published by the Agder College of Engineering, Norway. Report 2/92 ISSN 0801-6313, 36 pages.

100.Tveit, P. (1996) "Wie konstruiert man die schlankste und leichteste Bogenbrücke der Welt - Ein Vortrag Über Netzwerkbögen." ("How to design the lightest and most slender arch bridge in the World. A lecture on network arches." In German.) © H0gskolen i Agder, 1995. Publication series no. 2. ISSN: 0806-5942. ISBN: 82-7117-301-4. 24 pages.

101.Tveit, P. (1999a) Comparison of Steel Weights in Narrow Arch Bridges with Medium Spans. A note on the Optimal Design of Network Arches. Published by Agder University College. Publication Series No. 47. 8 pages. ISSN: 0806-5942 ISBN: 82-7117-378-2.

102.Tveit, P. (1999b) Netvœrksbuer - en interessant brotype. Foredrag i K0benhavn , G0teborg og NTNU. March 1999. (Network arches - an interesting type of bridge. Lectures in Copenhagen, Gothenburg and NTNU. March 1999). Published by Agder University College 1999. 30 pages. ISSN: 0806-5942, ISSN: 0806-5942, ISBN: 82-7117-394-4.

103.Tveit, P. (1999c) Comparison of Steel Weights in Narrow Arch Bridges with Medium Spans. Stahlbau 68 (1999), Heft 9, Berlin, pp. 753-757

104.Tveit, P. (2000) A bridge suitable for India? ICI journal, Indian Concrete Institute. Vol. 1, April - June 2000 no.1, pp. 7-10.

105.Tveit, P. (2000) The Network Arch -- A bridge for China. Steel Construction. 2000.4. Vol. 15 No.50 ISSN 1007-9963 CN 11-3899/TF

106.Tveit, P. (2001) "How, Why and Where for the Network Arch, the World's Most Slender Arch Bridge." Contribution to ARCH'01. Third international arch bridge conference. pp. 161-167. ISBN 2-85978-3474.

107.Tveit, P. (2002) "Optimal design of network arches". Contribution to the IABSE Symposium in Melbourne 2002. 13 pages. ISBN 3-85748107-2

108.Tveit, P. (2003a) "Erection of Optimal Network Arches" Contribution to 8th International Conference on Innovation and Planning, Design and Construction Techniques in Bridge Engineering." Organised by : Indian Institution of Bridge Engineers. 26-27 April, 2003. Hyderabad, India. Vol.1 pp. 1-27

109.Tveit, P. (2003b) "Competitive Design of Network Arches". In: Structural Research. Anniversary volume honouring Péter Lenkei. Barsony, J. Ed. Pollack Mihaly Faculty of Engineering. Pécs University, Hungary.

110.Tveit, P. (2004) "Introducing the Optimal Network Arch." Bridges in the Danube Basin. Procedings of the 5th International Conference on Bridges across the Danube 2004. Novi Sad/Serbia & Montenegro/ 24 - 26 June 2004. Bratislav Stipanic. Ed. Pub. by Euro Gardi Group, Rumenacka 17, Novi Sad. pp. 257-266

111.Tveit, P. (2004a) "Reduce Costs by Building Optimal Network Arches" Keynote lecture at Arch Bridges IV, Barcelona, Nov. 2004. Advances in Assessment, Structural Design and Construction. P. Roca and C. Molins (Eds.). pp. 26-37. ISBN: 84-95999-63-3

112.Tveit, P. (2004b) "Network arches for road bridges." Co-authors: Wolfgang Grape, Stephan Teich, Stephan Wendelin. Arch Bridges IV, Barcelona, Nov. 2004. Advances in Assessment, Structural Design and Construction. P. Roca and C. Molins (Eds.). pp. 681-690. ISBN: 84-95999-63-3

113.Tveit, P. (2004c) "Erection of network arches." Co-authors: Mathias Rack, Frank Schanack. Arch Bridges IV, Barcelona, Nov. 2004. Advances in Assessment, Structural Design and Construction. P. Roca and C. Molins (Eds.). pp. 661-670. ISBN: 84-95999-63-3

114.Tveit, P. (2004d) "Optimal Network Arches for Rail and Road Bridges." 9th International Conference on Current Trends in. Aqueducts, Road, Rail and Marine Bridges, 22-22 December 2004.-Hyderabad, India. Organised by: Indian Institution of Bridge Engineers. pp.185-195.

115.Tveit, P. (2005) "Optimal Network arches Save 50 to 75 % of the Steel." IABSE Conference New Delhi, India 2005. Role of Structural Engineers towards Reduction of Poverty. ISBN 3-85748-111-0

116.Tveit, P. (2005a)."Optimal Network Arches for Road and Rail Bridges." 4th International Conference on New Dimensions in Bridges, Flyovers, Overpasses & Elevated Structures. "24 - 25 October, 2005, Fuzhou, China. ISBN: 981-05-3551-1.

117.Tveit, P. (2006) "Optimal Network Arches for Coastal Regions". International conference on bridges, Dubrovnik May 2006. pp. 721728. ISBN953-95428-0-4

118.Zoli, T and Woodward, R. (2005) "Design of Long Span Bridges for Cable Loss." IABSE Symposium, Structures and Extreme Events, September 14-17, Lisbon, Portugal.