Обоснование рациональных конструктивно-технологических решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Решетников, Илья Владимирович

• Решетников, Илья Владимирович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Решетников, Илья Владимирович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В МОСТОСТРОЕНИИ РОССИИ СОВРЕМЕННЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ЦЕЛЬ И

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

. 1. Состояние применения клееных деревянных конструкций в современном отечественном и зарубежном мостостроении

1.2.Анализ состояния технологии проектирования автодорожных мостовых сооружений

1.3.Концепция автоматизированного проектирования мостовых конструкций, сформулированная профессором Саламахиным П.М

1.4. Выбор критерия оптимальности мостовых сооружений при автоматизации их проектирования

1.5.Цели и задачи диссертации

Глава 2. ПЕРВЫЕ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ

АВТОМАТИЗИРО ВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕРЕВОМЕТАЛ-ЛОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ

МОСТОВ

2.1. Обобщенная конструктивная форма разрезных деревометалло-

железобетонных пролетных строений автодорожных мостов

2.2. Разработка системы исходных данных к программе автоматизированного проектирования

2.3. Определение перечня всех параметров и размеров сооружения, которые подлежат определению и которые необходимы для выполнения чертежа проектируемого сооружения

2.4. Определение перечня данных о результатах проектирования

2.5.Формулировка задачи автоматизированного проектирования деревоетал-ложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов

2.6. Принятая блок-схемы разработанннных программ

автоматизированного проектирования деревометаложелезобетонных

пролетных строений автодорожных мостов

2.7. Выводы по главе 2

Глава 3. ЗАВЕРШАЮЩИЕ ЭТАПЫ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕРЕВО МЕТАЛЛОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

3.1. Принятая методика определения усилий в плите проезжей части деревожелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов

3.2. Принятая методика расчета плиты проезжей части деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на прочность, трещиностойкость и выносливость

3.3. Принятая методика расчета усилий в балках деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов

3.4.Принятая методика расчета поперечных сечений деревометаложелезобетонных балок

3.5. Выводы по главе 3

Глава 4. ОТЛАДКА И ОСВОЕНИЕ РАЗРАБОТАНННЫХ ПРОГРАММ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДЕРЕВОМЕТАЛЛОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖ НЫХ МОСТОВ

4.1 Вводные замечания

4.2 Принятые исходные данные на этапе освоения программ автоматизированного проектирования деревосталежелезобетонных пролетных строений с различным решением объединения их клееных балок с плитой проезжей части

4.3. Освоение программы и анализ результатов проектирования пролетных строений с клееными балками, объединяемыми с железобетонной плитой проезжей части с использованием 1-го способ объединения

4.4. Освоение программы и анализ результатов проектирования пролетных строений с клееными балками, объединяемыми с железобетонной плитой проезжей части с использованием 2-го способа объединения

4.5. Освоение программы и анализ результатов проектирования пролетных строений с клееными балками, объединяемыми с железобетонной плитой проезжей части с использованием 3-го и 4-го способов объединения

4.6. Освоение программы и анализ результатов проектирования пролетных строений с клееными балками, объединяемыми с железобетонной плитой проезжей части с использованием 5-го способа объединения

4.7.Анализ экономической эффективности различных способов объединения клееных балок с железобетонной плитой проезжей части в дерево-металложелезобетонных пролетных строениях автодорожных мостов

4.9. Выводы по главе 4

Глава 5. ОБОСНОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ ЗНАЧЕНИЙ НЕЗАВИСИМЫХ ПАРАМЕТРОВ ДЕРЕВОМЕТАЛЛОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

5.0.Вводные замечания

5.1. Обоснование оптимальных значений независимых параметров деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами 12 м

5.2. Обоснование оптимальных значений независимых параметров деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с

пролетами 15 м

5.3. Обоснование оптимальных значений независимых параметров деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами 18м

5.4. Обоснование оптимальных значений независимых параметров деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами 21м

5.5.Выводы по главе 5

ГЛАВА 6. УЧЕТ ВЛИЯНИЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУР

СРЕДЫ НА НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И РАЗМЕРЫ ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ ДЕРЕВОЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ

АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

6.1 .Вводные замечания

6.2. Постановка задачи

6.3.Вывод дифференциального уравнения

6.4. Решение дифференциального уравнения

6.5.Анализ решения

6.6.Выводы по главе 6

Заключение

Список использованной литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ-ПАТЕНТЫ АВТОРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование рациональных конструктивно-технологических решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Крайне необходимый успешный рост экономики всех регионов современной России на основе использования разнообразных её природных богатств невозможен без создания и развития разветвленной сети автомобильных дорог и искусственных сооружений на них.

Требуемые большие объемы строительства мостов при этом потребуют создания новых и совершенствования существующих конструктивных решений мостов, соответствующих современным требованиям индустриального возведения, с использованием местных материалов.

К таким конструктивным решениям автодорожных мостов следует отнести и современные мосты с применением клееной древесины, широко применяемые по экономическим соображениям в США, Канаде и странах Скандинавии. В России, однако, они в последние десятилетия в мостостроении практически не применяются.

Настоящая диссертация нацелена на возрождение клееных деревянных пролетных строений автодорожных мостов в РФ и является продолжением цикла научно- исследовательских работ, выполняемых на кафедре мостов и транспортных тоннелей МАДИ в последние 20 лет, направленных на разработку программ автоматизированного проектирования различных мостовых сооружений и на разработку рекомендаций по обоснованию на стадии их вариантного проектирования рациональных значений их независимых параметров.

Цель работы. Разработка и обоснование рациональных конструктивно-технологических решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов.

Задачи работы :1.Предложить новые конструктивные решения деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов, удовлетворяющих требованиям к их эксплуатационной надежности и долговечности.

2. Разработать блок-схему программы автоматизированного проектирования предложенных новых деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с учетом расчетных и конструктивных к ним требований.

3. Разработать и отладить программы автоматизированного проектирования предложенных новых деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов, которые могут быть использованы в практике их реального проектирования.

4. С помощью разработанных программ автоматизированного проектирования выполнить исследование влияния выявленных независимых параметров новых деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на их строительную высоту и стоимость используемых в них материалов.

5. Выявить влияние отрицательных температур среды на напряженное состояние и размеры поперечных сечений деревожелезобетонных пролетных строений.

6. Разработать рекомендации по выбору на стадии вариантного проектирования оптимальных значений независимых параметров новых конструктивных решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов по критериям минимальной целесообразной строительной их высоты и минимальной стоимости используемых в них материалов с учетом температурных условий их эксплуатации в России.

Объект исследования. Деревометалложелезобетонные пролетные строения автодорожных мостов.

Методика исследования. Расчетно-теоретическая, основанная на использовании требований действующих нормативных документов на проектирование мостовых сооружений. Научная новизна работы: заключается в следующем:

1. Предложены новые конструктивные решения деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов, удовлетворяющие требованиям к их эксплуатационной надежности и долговечности.

2. Разработаны и отлажены программы их автоматизированного проектирования с учетом температурных условий их эксплуатации.

3. С помощью разработанных программ автоматизированного проектирования выполнено исследование влияния выявленных независимых параметров новых деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на их строительную высоту и стоимость используемых в них материалов.

4. При исследовании влияния отрицательных температур среды на напряженное состояние и размеры поперечных сечений деревожелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов доказано, что возникающие дополнительные напряжения от их воздействия по контакту дерева с бетоном не создают существенных трудностей для применения деревожелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами до 21 м в условиях России, так как эти напряжения успешно воспринимаются специально устанавливаемыми стальными нагелями при сохранении размеров поперечного сечения и оптимальных значений независимых параметров пролетного строения. Стоимость пролетного строения при этом возрастает только за счет необходимости постановки дополнительного количества нагелей, что составляет менее одного процента от стоимости пролетного строения.

5. Доведены до стадии проекта рекомендации по выбору оптимальных значений независимых параметров и всех зависимых размеров новых конструктивных решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами от 12 до 21 м по критериям минимальной целесообразной строительной их высоты и минимальной

стоимости используемых в них материалов с учетом жестких температурных условий их эксплуатации в России.

Практическая ценность и значимость работы: заключается в том, что:

1. Предложенные новые конструктивные решения

деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мосты существенно расширяют возможности для возрождения и реабилитации клееных мостовых конструкций в России.

2. Доведены до стадии проекта рекомендации по выбору оптимальных значений независимых параметров и всех зависимых размеров новых конструктивных решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами от 12 до 21 м по критериям минимальной целесообразной строительной их высоты и минимальной стоимости используемых в них материалов с учетом жестких температурных условий их эксплуатации в России. Разработанные программы автоматизированного проектирования деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов позволяют повысить качество проектной документации и сократить срок проектирования. Эффективность работы определяется возможностью повышения производительности труда проектировщиков на этапе вариантного проектирования за счет использования современной вычислительной техники в режиме тесного общения инженера - проектировщика с персональным компьютером.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Новые конструктивные решения деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов.

2. Программы автоматизированного проектирования деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с реализацией в них инженерного метода последовательных приближений к искомым значениям зависимых размеров по условиям их прочности, жесткости и трещиностойкости и математического метода сеток для определения оптимальных значений количества балок в поперечных сечениях пролетных строениях и ширины балок по критериям минимальной целесообразной строительной их высоты и минимальной стоимости используемых в них материалов с учетом основных требований СНиП 2.05.03-84*.

3. Результаты исследования влияния независимых параметров деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на строительную высоту и стоимость используемых в них материалов.

4. Результаты исследования влияния отрицательных температур среды на напряженное состояние и размеры поперечных сечений деревожелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с пролетами до 21 м.

5. Рекомендации по выбору на стадии вариантного проектирования оптимальных значений независимых параметров новых конструктивных решений деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов по критериям минимальной целесообразной строительной их высоты и минимальной стоимости используемых в них материалов с учетом температурных условий их эксплуатации в России.

. Степень обоснованности и достоверности научных положений:

Обоснованность и достоверность научных положений, результатов и выводов, содержащихся в работе, определяется тем, что в качестве инструмента исследований была использована программа проектирования, в расчетном и проектирующем модулях которой был использован широко апробированный в практике реального проектирования метод последовательных приближений.

Апробация работы и публикации по теме диссертации: Основные результаты работы опубликованы в 3 статьях, 2 патентах, доложены и одобрены на ежегодных (2014-2015 г) научно-технических конференциях Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета и межвузовском семинаре в Университете Дружбы народов в сентябре 2014 г.

. Объем и структура работы. Диссертация изложена на 140 страницах текста и включает в себя введение, шесть глав, заключение, приложение с двумя патентами автора, 22 рисунка, список использованной литературы из 71 источников.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ В МОСТОСТРОЕНИИ РОССИИ СОВРЕМЕННЫХ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Состояние применения клееных деревянных конструкций в современном отечественном и зарубежном мостостроении.

Общеизвестно [ 8,11 ], что Россия по запасам и добыче деловой древесины, пригодной для применения в разнообразных несущих конструкциях в последнее столетие занимала и продолжает занимать первое место в мире. Общеизвестно также, что в России в прошлом веке древесина на протяжении многих десятилетий была основным конструкционным материалом в мостостроении.

Известно[ 2 ] также, что в России еще в 60—70-е годы прошлого века под влиянием работ, выполнявшихся в США, Канаде и Финляндии и на основе научных исследований, выполнявшихся в ЦНИИСК им Кучеренко, СоюздорНИИ и, научных работ В. И. Кулиша [11-14] Ленинградским филиалом Гипроавтотранса был разработан типовой проект 810-Р «Пролетные строения из клееной древесины заводского изготовления для автодорожных мостов с балками длиной 6, 9, 12, 15 и 18 м с деревоплитой проезжей части под нагрузки Н-10, НГ-60 и НК-80» (см. рис. 1.1.)

Эти пролетные строения предполагалось создавать из клееных балок прямоугольного поперечного сечения с постоянной шириной и различной высотой, зависящей от величины пролета. При этом в поперечном сечении пролетного строения балки устанавливались попарно при объединении их сборными диафрагмами. Поверх балок укладывались блоки деревоплиты, по которым устраивалось асфальтобетонное покрытие. Элементы деревоплиты присоединялись к балкам шурупами, завинчиваемыми в верхнюю часть балок (рис. 1.1, б), а между собой сбивались гвоздями.

В специально просверленных гнездах в деревоплите устанавливают металлические штыри, улучшающие ее связь с асфальтобетонным покрытием. Вместо асфальтобетонного разрешено применять

цементобетонное покрытие. В этом случае поверх деревоплиты укладывают металлическую арматурную сетку, а перед укладкой покрытия на поверхность деревоплиты наклеивают слой битумной гидроизоляции. Для предотвращения загнивания балок между деревоплитой и балками было рекомендовано набивать доски на верх балок под углом 45° к их оси с промежутками в 8—10 см. Воздух, проходя через эти отверстия, должен обеспечивать вентиляцию и удаление излишней влаги.

а)

1 - у 2 3 Ч

Ш 1 |Т| 11 I шДшЗ йдШаД 1 УГТ Н 1 1 7 » • Е

зо| яоо

Рис. 1.1 (а, в).Конструкция клееного пролетного строения из блоков заводского изготовления по проекту 810-Р; а-фасад, в-план; 1-клееная балка; 2-деревоплита; 3-диафрагма; 4-асфальтобетонное покрытие; 5 - шурупы; 6-штыри; 7-тяжи диафрагмы

Рис. 1.1 (б). Конструкция клееного пролетного строения из блоков заводского изготовления по проекту 810-Р; б-поперечные сечения пролетного строения и балки; 1-клееная балка; 2-деревоплита; 3-диафрагма; 4-асфальтобетонное покрытие; 5- шурупы; 6-штыри; 7-тяжи диафрагмы

В США с 60 годов прошлого столетия уже широко применяли конструкции с клееными балками[ 10,2 ] прямоугольного сечения, покрытыми сверху железобетонной плитой проезжей части (рис.1.2.), бетонируемой на месте и связываемой с балками с помощью металлических скоб, заделанных в балки и входящих в бетон плиты. Клееные балки соединяют между собой поперечными связями, прикрепленными к балкам металлическими уголковыми коротышами.

Рим. 1.2. Деревожелезобетонное пролетное строение США с клееными балками.

Под влиянием этих решений в 1974 году в России Ленинградским филиалом ГипродорНИИ разработаны типовые проекты клееных деревянных балок длиной 12; 15 и 18 м [ 38 ] со сборной или монолитной плитой проезжей части (см. рис. 1.3). Эти пролетные строения были рассчитаныпод нагрузки Н -30 и НК 80. Их сборные клееные балки заводского изготовления (рис. 1.3.а) устанавливают в поперечном сечении на одинаковом расстоянии друг от друга, зависящем от габарита моста и нагрузки. Поверх них укладывают сборные железобетонные плиты проезжей части двух типов (П-1 и П-2,), а швы между ними заполняют на месте монолитным бетоном. Для обеспечения совместной работа деревянных балок с железобетонной плитой проезжей части в продольные швы между сборными плитами и плитами установлены штыри, входящие в отверстия деревянных балок (см узел А на рис. 1.3, а). Внутренность отверстий и верхнюю плоскость балок смазывают эпоксидным клеем. Рекомендовано также устраивать между плитой и балками водонепроницаемые прокладки, препятствующие попаданию на деревянные балки влаги, конденсирующейся на бетонных поверхностях плиты. Железобетонные

плиты также имеют выпуски арматуры в продольных швах (рис. 1.3, г). Эта арматура охватывает штыри (рис. 1.3, в), объединяя балки с плитой. Поперечные, нерабочие швы между плитами бетонируют на месте с установкой в них спиральной арматуры (см. узел Б, на рис. 1.З.). Диафрагмы проходят непрерывно на всю ширину пролетного строения, их собирают из клееных блоков, вставляемых между балками и обжимаемых стальными тяжами (рис. 1.3, б). Сборные железобетонные тротуары оперты на консольные плиты П-2 (см. рис. 1.3, а).

ЛННИНИНИПИ /

1 « в'

■ —и II ____1'

1 Ч 5 / ""V 9 8 и ■ /

1 ЯЩ иш И в— 8

и 120 ■

имиппниппцяиип.

инпшпшмншмишм .................-I

800/2 . ">0/г

га:

Рис. 1.3.Конструкция клееного пролетного строения из блоков заводского изготовления со сборной железобетонной плитой проезжей части; 1 - клееная балка; 2- железобетонная плита; 3- асфальтобетонное покрытие одежды проезжей части; 4- сборная диафрагма; 5- сборный блок плиты проезжей части; 6- бетон омоноличивания; 7 - металлические штыри; 8-эпоксидный клей; 9- металлические тяжи диафрагмы; 10- сварка арматурных выпусков; 11- выпуски арматуры; 12- арматурная спираль

В 1981 г Союздорпроектом разработаны типовые проекты разрезных пролетных строений автодорожных мостов из клееных балок длиной 9, 12, 15, 18 м. и неразрезных с пролетами 18+ 24п +18м и 21+ЗЗп+21м .

А-А

4

Рис. 1.4.Конструкция деревянного пролетного строения с клееными балками Союздорпроекта:

1- главная балка; 2- деревоплита; 3- диафрагма; 4- асфальтобетонное покрытие

Пример типового разрезного пролетного строения Союздоропроекта с клееными балками длиной 15 м приведен на рис. 1.4. В его поперечном сечении балки расположены попарно и соединены сборными диафрагмами прямоугольного сечения, устанавливаемыми через 4... 6 м. Балки прижимают к диафрагме четырьмя металлическими тяжами, расположенными по бокам диафрагм. Поверх балок уложены сборные блоки деревоплиты, по которым устраивают асфальтобетонное покрытие. Элементы деревоплиты присоединяют к балкам шурупами, завинчиваемыми в верхнюю часть балок, а между собой сбивают гвоздями. В специально просверленных гнездах в деревоплите устанавливают металлические штыри, улучшающие ее связь с асфальтобетонным покрытием. Тротуары пролетных строений выполнены шириной 1 или 1,5 м.

Следует отметить, что к 1981 г в России была создана удовлетворительная производственная база для изготовления клееных балок для мостовых конструкций, построено несколько мостов с их использованием.

На этом этапе определились следующие зоны бывшего СССР, в которых были построены деревянные мосты с клееной древесиной с использованием разработанных типовых проектов пролетных строений: Архангельская, Ленинградская, Московская, Тверская и Омская области, республика Коми, Хабаровский край и Дальний Восток[ 39 ].

Общее количество деревянных мостов с применением клееной древесины в России на этом этапе по данным Стукова В.П. [40] не превышало сотни. Тем не менее, опыт эксплуатации этого небольшого количества этих мостов выявил необходимость более строгого соблюдения технологии изготовления балок, обеспечения высокого качества их склеивания, недостатки в устройстве гидроизоляции и организации водоотвода с мостового полотна.

В связи с тем, что необходимое качество этих работ по различным причинам не обеспечивалось, изготовление клееных балок постепенно

сокращалось и на некоторых заводах прекращено полностью. Стало ясно, что реабилитация клееных мостовых пролетных строений может быть возможной лишь при условии резкого повышения качества их изготовления на основе строгого соблюдения технологии. Кроме того при исследовании действительного состояния эксплуатируемых деревянных мостов с клееной древесиной, построенных по типовым проектам, были выявлены недостатки, заложенные в проектах, а также грубые нарушения правил строительства и эксплуатации этих мостовых сооружений.

Ниже приведены наиболее важные из них, установленные при обследовании этих мостовых сооружений в Архангельской области Стуковым В.П. [38-40].

1. Асфальтобетонное покрытие, уложенное на дощато-гвоздевую плиту проезжей части в соответствии с типовым проектом без предварительно уложенной качественной гидроизоляции, не обеспечивает должной защиты главных балок пролетных строений от воздействия влаги при отсутствии надлежащих продольных и поперечных уклонов проезжей части, отсутствии водоотводных трубок и при возможности образования застоев воды в пределах мостового полотна.

2. Установлены случаи, когда в порядке отступления от типового проекта по балкам из клееной древесины укладывались сплошные или разреженные поперечные настилы из бруса, поверх которых укладывался двойной или одиночный продольные настилы без асфальтобетонного покрытия и какой-либо гидроизоляции дорожного полотна.

3. В типовых проектах клееных пролетных строений и на построенных по ним мостах отсутствует качественное решение конструкций деформационных швов над опорами, исключающих проникновение воды и грязи на торцы пролетных строений и подферменную площадку.

4. При реализации типовых проектов при использовании дощато-гвоздевой плиты в качестве проезжей части строители в ряде случаев не применяют асфальтобетонное или цементобетонное покрытие или не обеспечивают

предусмотренную проектом связь между цементобетонным покрытием и дощато-гвоздевой плитой.

5. В ряде случаев отсутствуют «продухи» между деревоплитой, сплошным поперечным настилом и балкой из клееной древесины.

6. Иногда низ водоотводных трубок расположен выше низа клееных балок пролетных строений, что создает условия для вредного для них местного действия воды.

7. На мостовом полотне встречаются забитые мусором и грунтом водоотводные трубки и участки на проезжей части с застоями воды после дождей, что свидетельствует о неудовлетворительной службе их эксплуатации.

8. На ряде мостов установлено не качественное выполнение поперечных диафрагм и даже их отсутствие, что также свидетельствует о неудовлетворительной службе их эксплуатации

9. Выявлено отсутствие на ряде мостов опорных частей или гидроизоляции между клееной балкой и металлической опорной частью

10. На клееных балках многих мостов установлены многочисленные сквозные и несквозные расслоения клеевых швов: местные и на значительной длине балок, в том числе на всю длину балки с шириной раскрытия до 1.5 мм.

11. На ряде мостов, не имеющих эффективных гидроизоляции, водоотвода и службы содержания, установлено загнивание древесины балок, деревоплиты, поперечного и продольного настилов проезжей части, колейного настила, конструктивных элементов тротуаров, защитного бордюра и перильного ограждения, многочисленные разрушения конструкции проезжей части и тротуаров.

Выявленные Стуковым В.Щ38-40 ]. и приведенные выше недостатки свидетельствуют об имеющем место чрезвычайно низком качестве всех работ, связанных с проектированием, изготовлением элементов мостовых

конструкций, строительством и эксплуатацией мостов с использованием клееной древесины.

Особое внимание должен вызывать тот комплекс недостатков на всех этапах рождения и жизни мостового сооружения, которые приводят к систематическому обводнению деревянных элементов мостового сооружения, приводящему к образованию трещин в балках, загниванию элементов мостовых сооружений и выводу их из нормальной эксплуатации.

Ведь надежная гидроизоляция всей поверхности мостового полотна даже на основе деревоплиты может и должна обеспечить долговечную работу этого мостового сооружения при правильной организации на нем водоотвода. Об этом свидетельствует опыт многолетней (до 50 лет!) эксплуатации таких мостов в скандинавских странах.

Следует далее заметить, что в России до настоящего времени не использовались широко клееные мостовые сооружения с использованием железобетона в качестве материала для плиты проезжей части. По данным В.П. Стукова [ 38 ] в России построено не более 10 мостов с использованием железобетона в качестве плиты проезжей части мостов с клееными главными балками.

В комбинированном сечении главные балки из клееной древесины работают совместно с железобетонной плитой. Плита, помимо защитных функций, является поперечной конструкцией, распределяющей временную нагрузку между балками. При этом в большей мере проявляется пространственная работа пролетного строения в целом. Объединение железобетонной плиты с клееными балками увеличивает несущую способность и жесткость пролетного строения.

В комбинированном сечении клееная древесина расположена в растянутой зоне, что позволяет использовать высокие прочностные характеристики древесины вдоль волокон. Железобетон располагается в сжатой зоне, что определяется хорошей работой на сжатие бетона. Армирование плиты

необходимо в поперечном направлении плиты для работы на местное действие постоянной и временной нагрузок.

Совместное использование древесины и железобетона в пролетном строении позволяет создать более надежную несущую конструкцию для мостового сооружения [39 ] потому что:

• древесина и железобетон работают в тех зонах комбинированного сечения, где наилучшим образом используются их прочностные характеристики;

• с применением плиты из железобетона увеличивается поперечная жесткость пролетного строения, что позволяет уменьшить высоту сечения балки из клееной древесины, что ведет к экономии клееной древесины;

• железобетонная плита защищает древесину от увлажнения, что удлиняет срок её службы;

• пролетное строение становится более капитальным, состоящим из элементов одного срока службы, что обеспечивает длительные сроки эксплуатации мостового сооружения;

• совместная работа древесины и железобетона в комбинированном сечении ведет к увеличению несущей способности и жесткости пролетного строения в целом.

Отмеченные достоинства совместной работы древесины с железобетоном могут быть реализованы при эффективном способе объединения железобетонной плиты с главными балками. Наиболее эффективным способом соединения железобетонной плиты с клееными балками с точки зрения создания монолитного составного сечения является бесспорно клей. Но это весьма эффективное сечение будет работоспособным, если возникающие дополнительные скалывающие напряжения по контакту дерева с бетоном при изменении температуры среды в течении года будут восприниматься надежно. Разработка рационального способа восприятия

этих дополнительных напряжений является одной из важных задач автора этой диссертации.

При анализе современных зарубежных работ, посвященных деревометалложелезобетонным пролетным строениям, внимание автора этой работы привлекли выполняемые в Германии работы [ 66-69].посвященных объединению деревянных балок пролетных строений пешеходных мостов с железобетонной плитой прохожей части с помощью стальных штырей и стеклопластиковых пластин

1.2. Анализ состояния технологии автоматизированного проектирования автодорожных мостовых сооружений.

Анализ состояния автоматизированного проектирования мостовых конструкций выполнялся уже во многих диссертациях, разработанных на кафедре мостов МАДИ [43-53]. Ниже приведены наиболее важные положения из подобного рода анализа, выполненного аспирантом Зайяр Мин Шве в его диссертации [48].

Опыт применения ЭВМ для реального проектирования мостовых конструкций в России начался в 1963 году, когда в Военно-инженерной академии им. В.В. Куйбышева кандидат технических наук Рвачев Ю.А. разработал алгоритм первой программы проектирования клееных пролетных строений с помощью ЭВМ[23].В той же организации к 1970 году, кандидатом технических наук Саламахиным П.М. была создана первая в бывшем СССР программа проектирования разрезных металлических пролетных строений военных мостов со сплошными главными балками [27]. В ней был автоматизирован процесс направленного поиска оптимальных по весу конструктивных решений на основе разработанной её автором программы теории весовой поверхности для области существования их возможных решений [25].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Решетников, Илья Владимирович, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Белянкин Ф.П. Прочность древесины при скалывании вдоль волокон. К.: Изд. Академии наук УССР, 1955. - 140 с.

2. Гибшман Е.Е. Проектирование деревянных мостов. - М.: Транспорт, 2 издание, перераб. дополн. 1976. - 272 с.

3. Глотов Б. А. Основы расчета деревобетонных мостов // Мосты: Науч. тр. / Саратов. ПИ, 1968, вып. 34.-С. 13-19.

4. Глотов Б. А. Исследование автомобильно-дорожных мостов малых пролетов из дерева и бетона: Автореф. канд. дис. Саратов, 1970. - 28 с.

5. Глинка Н.Н, Поспелов Н.Д. Клееные пролетные строения мостов. - М.: Транспорт, 1964. - 88 с.

6. Глибовицкий Ю.С. К оценке касательных напряжений комбинированных сечений // В сб. Мосты на автомобильных дорогах. -Хабаровск: изд. ХабПИ, 1970. - С. 58-60.

7. Глибовицкий Ю.С., Кулиш В.И. О работе стальных арматурных нагелей // В сб. Сборник научных трудов аспирантов. - Хабаровск: изд. ХабПИ, 1972.-С. 120-123.

8. Губенко А.Б. Клееные деревянные конструкции в строительстве. М.: Госстройиздат, 1957

9. Донченко В.Г. Нагельные соединения в автодорожных мостах,- М.: Дориздат, 195

9. Краткие рекомендации по обеспечению эксплуатационной надежности деревянных клееных конструкций .ЦНИИСК им.В.А. Кучеренко. Москва-2005 Ю.Иванова Е.К. Современные деревянные мосты на автомобильных дорогах США. - М.: Автотрансиздат, 1961. - 36 с П.Кулиш В.И. Клееные-деревянные мосты с железобетонной плитой. - М.:

Транспорт, 1979.-160 с 12. Кулиш В.И. Методические указания по проектированию и изготовлению клееных и клеефанерных конструкций пролетных строений автодорожных мостов, объединенных с железобетонной плитой. Изготовление,

транспортировка, хранение и монтаж клееных и клеефанерных элементов конструкций. Техника безопасности и промышленная санитария. - Хабаровск: Изд. ХабПИ, 1976.-44 с.

13. Кулиш В.И. Расчет деревожелезобетонных мостов на температурные воздействия, усадку и ползучесть // В сб. Вопросы пути и устойчивости транспортных сооружений. - М.: Транспорт, 1967.-С. 100-107.

14. Кулиш В.И., Белуцкий И.Ю. Примеры расчета клееных деревянных пролетных строений мостов, набираемых из различных пород: Учебное пособие. -Хабаровск: Изд. ХабПИ, 1985. - 96 с.

15. Михайлов В.Г. Скалывание в клеевых дощатых стыках // В кн. Вопросы прочности и изготовления деревянных конструкций.-М.: Госстройиздат, 1952.-С. 142-176.

16. Мельников Ю.О., Тумас Е.В. Клееные деревяные мосты с железобетонной плитой проезжей части // Совершенствование конструкций железобетонных мостов и труб на автомобильных дорогах: Тр. СоюздорНИИ. - 1972. - вып. 59.-С. 140-160

17. Мельников Ю.О. Влияние температурных деформаций на напряженное состояние деревобетонных мостовых балок // Тр. СибАДИ. - 1971. - № 4. - С. 87-96.

18. Лазарев И.Б. Математические методы оптимального проектирования конструкций.-Новосибирск.НИИЖТ, 1974.-190с.

19. Лазарев И.Б. Основы оптимального проектирования конструкций. Задачи и методы. Новосибирск. СГАПС.1995. 295с

20. Новодзинский А.Л. Совершенствование методики автоматизированного проектирования ортотропных плит проезжей части автодорожных мостов. Дис. к.т.н. МАДИ. 2001 г. 166с.

21.Прагер В. Основы теории оптимального проектирования конструкций.-М.:Мир. 1977.-107с.

22.Рожко П.П., Кулиш В.И. Клееный мост из дерева и железобетона // Автомобильные дороги. - 1966. - № 6 - С. 12

23. Рвачев Ю.А. Машинное проектирование автодорожных мостов. М.: Транспорт, 1983.256с

24. Решетников И.В., Решетников В.Г. Сталежелезобетонное пролетное строение моста через реку Пахру. Транспортное строительство,2007.-№12

25. Решетников И.В., Решетников В.Г.. Новые решения сталежелезобетонных пролетных строений мостов. Сборник трудов РОСДОРНИИ "ДОРОГИ и МОСТЫ" выпуск 20/2.- 2008 г

26. Саламахин П..М. Решетников И.В.К выбору рациональных конструктивных форм деревометалложелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов//Наука и техника в дорожной отрасли.-

2014.-№3.-С.45-48

27.Саламахин П..М. Решетников И.В. Влияние отрицательной температуры среды на напряженное состояние и размеры поперечных сечений деревожелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. — 2014. -№6. - С. 44-50

28. Саламахин П..М. Решетников И.В. К лучшему способу учета дополнительных напряжений,возникающих в деревожелезобетонных пролетных строениях автодорожных мостов при понижении температуры среды // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений. -

2015. -№1.- С. 47-49

29. Саламахин, П.М. Проблемы и концепция автоматизации проектирования и оптимизации конструкции мостов. Транспортное строительство. Москва, 2004.- № 4. - С.20 - 23

30. Саламахин П.М. Проектирование мостовых и строительных конструкций-М:КНОРУС,2011 .-408с.

31. Саламахин П.М. Метод обобщения закономерностей веса несущих конструкций. Изд. ВИА. М. 1977.106с.

32. Саламахин П.М. Программа машинного проектирования пролетных

строений военных мостов. М.Изд. ВИА. 1970. 204с

33. аламахин, П.М. Инженерные сооружения в транспортном строительстве. В двух книгах.Книга 1, 3-е издание/ П.М Саламахин , Л.В. Маковский, В.И. Попов - М: Издательский центр "Академия", 2014.-352 с.

34. Сергеев Н.Д., Богатырев А.И. Проблемы оптимального проектирования конструкций.-Л. :Стройиздат, 1971.-136с.

35. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы /Госстрой России, М.: ГУП ЦПП, 1998.

36. СНиП 3.06.07-86. Мосты и трубы. Правила обследований и испытаний/Госстрой СССР, М.: Госстрой СССР , 1988.

37. СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы. Правила производства работ/ Госстрой СССР, М.:АППЦИТП, 1992.

38. Стуков В.П. Деревожелезобетонные балочные мосты на автомобильных дорогах: учебное пособие/.В.П. Стуков. - Архангельск: Северный (Арктический) федеральный университет, 2011 .-156 с

39. Стуков В.П. Деревожелезобетонные балочные мосты на автомобильных дорогах: монография/. В.П. Стуков; ф-л «Севмашвтуз» С.-Петербург, морск. гос. техн. ун-та в г. Северодвинске.- 2-е изд. испр. и доп. -Архангельск, 2009 - 453 с.

40. Стуков В.П. Мосты с деревожелезобетонными пролетными строениямшмонография/ Арханг. гос. техн. ун-т; ф-л «Севмашвтуз» С.Петербург, морск. гос. техн. ун-та в г. Северодвинске. - Архангельск, 2007. -348 с. - ISBN 5-261-00302-4;

41. Шумахер A.B. Исследование жесткости нагеля, заделанного одним концом в железобетонную плиту // Тр. СибАДИ. Омск. 1968. - № 1. - С. 44-56.

42.Уткин В.А.,Кобаев П.Н.Автодорожные деревянные мосты нового поколения.Омск. СибАДИ,2004 56 с.

43.Аует Луис Обоснование конструктивных форм и способов строительства автодорожных мостов в условиях республики Конго Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2002

44.Джха Виджай Кумар. Разработка методики и программы машинного

проектирования ортотропных плит проезжей части автодорожных мостов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. МАДИ. 1997г

45. Фан Пинь Оптимизация гибкости сжатых элементов мостовых конструкций Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2004

46. Ализаде Шахрам Оптимизация параметров двухпилонных металлических вантовых мостов с металлическими балками жесткости при их проектировании с применением ПК. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2004

47. Нгуен Нам Ха Автоматизация проектирования и оптимизация сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2007

48. Нгуен Тхак Куанг Совершенствование программы автоматизации проектирования двухпилонных металлических вантовых мостов Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2007

49. Ле Ван Мань Разработка методики и программы автоматизации проектирования вантовых мостов со сталежелезобетонными балками жесткости» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2010

50. Чан Тхай Минь Разработка методики и программы автоматизации проектирования висячих мостов с металлическими балками жесткости Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2010

51. Нгуен Мань Тхыонг^Автоматизированное проектирование неразрезных металлических пролетных строений автодорожных мостов с ортотропной плитой проезжей части Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2011

52. Зыонг Тхе Ань Автоматизированное проектирование разрезных железобетонных пролетных строений с напрягаемой арматурой. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2011

53. Jle Мань Хан Автоматизированное проектирование разрезных железобетонных пролетных строений с ненапрягаемой арматурой Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2011

54. Зайяр Мин Шве Обоснование рациональных параметров сталежелезобетонных автодорожных вантовых мостов с вантами по схеме « веер» Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук.МАДИ, 2013

55. Gutkowski R.,Williamson Т. Timber bridge: State-of-the-art // Journal of Structural Engineering, Vol. 109, № 9, September, 1983. - P. 2175-2191.

56. Ou E, Weller C. An overview of timber bridges // Transp. Res. Rec. -1986.-№ 1053.-P. 1-12

57. The timber bridge touted in Vt. //WoodshopNews. -1989.-3. № 10. -P. 132-133.

58. Forecast of bridge Engineering 1980-2000/Zuk William//Transp. Res. Rec. -1980. -№785,P. 1-6.

59. Rautakorpi H., Tesar F., Jutila A., Makipuro R., Haakana P., Salokangas L.. Research project development of wood bridges, prospects of wood in various types ofbridges. Helsinki university ofTechnology, Laboratory of Bridge Engineering, Publication №5. Otaniemi 1993.54 p

60.Wiio M., Jutila A., Makipuro R., Salokangas L., Wistbacka J. Research project development of wood bridges, literature survey of shear connections of wood-concret composite bridges. Helsinki University ofTechnology, Laboratory ofBridge Engineering, Publication №7. Otaniemi, 1994.14р.

61.Haakana R, Jutila A., Rautakorpi HL, Salokangas L. Research proj ect development of wood bridges, survey of source documents. Exept ofthe FinnichReport Survey ofbackground information Helsinki University

ofTechnology, Laboratory ofBridge Engineering, Publication №2. Otaniemi, 1993.46 p.

62. Makipuro R., Jutila A., Rautakoipi Y,HaakanaP., Salokangas L. Research project development of wood bridges, experimental studies of wood- concrete shear connections. Helsinki University ofTechnology, Laboratory of BridgeE ngineering, Publication №11. Otaniemi 1994.26 p.

63. GibasD. The timber bridge: an old and new concept//Forest Prod. -1983.-33. № 11-12.-P. 6-7.

64.MuchmoreF. Disigning timber bridges for long life //Transp. Res. Ree., 1986, № 1053, P. 12-17.

65.Timber bridge decks // Civ. Eng. (USA). -1985,55. № 5. - P. 47-49.

66.Bridge issue not cut and dry / Ewald R. // Woodshop News. - 1989. - 3, № 10. - C. 4-10

67. Grosse, M.; Hartnack, R.; Lehmann, St.; Rautenstrauch, К., 2003: Modellierung von diskontinuierlich verbundenen Holz-Beton-Verbundkonstruktionen. Teil 1: Kurzzeittragverhalten. In: Bautechnik 80 (2003), Heft 8, S.534 - 541

68. [5] Michelfelder, В., 2006: Trag- und Verformungsverhalten von Kerven bei Brett-stapel-Beton-Verbunddecken. In: Mitteilungen des Instituts für Konstruktion und Entwurf; Nr. 2006-1, Universität Stuttgart, Dissertation

69. [6] Grosse, M., 2005: Zur numerischen Simulation des physikalisch nichtlinearen Kurzzeittragverhaltens von Nadelholz am Beispiel von Holz-Beton-Verbundkonstruktionen. In: Schriftenreihe des Institutes

70. DIN 1052: Entwurf, Berechnung und Bemessung von Holzbauwerken -Allgemeine Bemessungsregeln und Bemessungsregeln für den Hochbau. Ausg. 12/2008 [8] Schänzlin, J., 2003: Zum Langzeitverhalten

ПАТЕНТЫ

71. Патент на полезную модель № 144743 Российская Федерация Деревометаллобетонное пролетное строение моста

Решетников Илья Владимирович. Саламахин Павел Михайлович Заявка № 2014115635,Приоритет 18.04.2014г

72. Патент на полезную модель № 119351 Российская Федерация Деревобетонное пролетное строение моста

Решетников Илья Владимирович. Саламахин Павел Михайлович

Заявка № 2012105679,Приоритет 20.02.2012г

т€€ЖШ€ЖАШ ФВДШРАЩШШ

а Й Й Й й Й Й Й Й Й й Й Й Й Й Й Й Й Й Й

ЙЙЙЙЙЙ

ИЖХ

нл полезную модгль

№ 119351

ДЕРЕВОБЕТОННОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ МОСТА

Патеитообладатель(ли):Реше//шн/«?<? Илья Владимирович (Я11)

Автор(ы): Решетников Илья Владимирович (Яи), Саламахии Павел Михайлович (1Ш)

Заявка № 2012105679

Приоритет полезной модели 20 февраля 2012 г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российском Федерации 20 августа 2012 г. Срок действия патента истекает 20 февраля 2022 г.

Руководитель Федеральной службы по интеллектуальной собственности

Б.П. Симонов

ЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙЙ Щ}

НА ПОЛЕЗНУЮ МОДЕЛЬ

№ 144743

ДЕРЕВОМЕТАЛЛОБЕТОННОЕ ПРОЛЕТНОЕ СТРОЕНИЕ

МОСТА

Патентообладатель(ли): Решетников Илья Владимирович (1111)

Автор(ы): Решетников Илья Владимирович (Ш1), Саламахин Павел Михайлович (Я11)

Заявка № 2014115635

Приоритет полезной модели 18 апреля 2014 г.

Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 30 ШОЛЯ 2014 г. Срок действия патента истекает 18 апреля 2024 г.

И.о. руководителя Федеральной службы по интеллектуальной собственности

ЛЛ. Кирий