Особенности работы криволинейных путепроводов с интегральными устоями в условиях Вьетнама тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат наук Нгуен Мань Ха

• Нгуен Мань Ха
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Нгуен Мань Ха

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Обзор технических решений и результатов исследований работы мостовых сооружений с интегральными устоями. Постановка цели и задач диссертации

1.1. Тенденции по уменьшению количества деформационных швов и опорных частей в конструкциях мостовых сооружений

1.2. Опыт применения мостовых сооружений с интегральными устоями при сложном очертании в плане

1.3. Состояние вопроса с расчетом и проектирование мостовых сооружений с интегральными устоями

1.3.1. Обзор результатов расчета и проектирования мостов с интегральными устоями в мире

1.3.2. Состояние вопроса с исследованиями работы путепроводов с интегральными устоями во Вьетнаме

1.4. Постановка цели и задач диссертации

Выводы по главе

Глава 2. Расчетная модель криволинейного путепровода с интегральными устоями с железобетонным плитным пролетным строением и напрягаемой араматурой

2.1. Исходные данные и допущения

2.1.1. Расчетные схемы путепроводов и принятые материалы

2.1.2. Нормативные нагрузки, учитываемые при расчетах

2.2. Конечно-элементные модели криволинейных путепроводов и принятые допущения

2.2.1. Общие понятия

2.2.2. Моделирование конструкции путепровода (пролетное строение, устой, сваи)

2.2.2. Моделирование взаимодействия между конструкцией и грунтом

2.2.3. Выражения для определения жесткости пружинного элемента

2.2.4. Загружения временной подвижной нагрузкой

2.3. Принятые расчетные конечно-элементные модели для путепроводов

Вывод по главе

Глава 3. Исследования работы пролетного строения и интегральных устоев криволинейных путепроводов

3.1. Связь кривизны пролетного строения с перемещениями устоя и напряжениями в сваях

3.1.1. Исходные данные и допущения

3.1.2. Влияния сечения свай и кривизны на работу криволинейного пролетного строения

3.1.3. Значение размеров интегрального устоя на его работу под нагрузками

3.2. Влияние схемы криволинейных путепроводов с интегральными устоями на их работу под нагрузками

3.2.1. Исходные данные и допущения

3.2.2. Анализ результатов по прогибам

3.2.3. Анализ результатов по перемещениям

3.3. Особенности работы криволинейных многопролетных путепроводов с интегральными устоями под нагрузками

3.3.1. Исходные данные и допущения

3.3.2. Анализ результатов по перемещениям и углам поворота устоя

3.4. Определение минимальной длины заделки сваи в интегральном устое

3.5. Технико-экономическое показатели однопролетных криволинейных путепроводов с различными устоями

3.6. Проверка полученных расчётов по данным зарубежных исследований

Выводы по главе

Глава 4. Исследование работы грунта насыпи за интегральными устоями однопролетных криволинейных путепроводов

4.1. Общие сведения

4.2. Исходные параметры задачи исследования

4.3. Анализ результата задачи

4.4. Влияние конструкции переходной плиты на оседание насыпи

4.5. Технические решения для уменьшения осадки насыпи за интегральными устоями

Выводы по главе

Глава 5. Рекомендации по проектированию криволинейных путепроводов с интегральными устоями в условиях Вьетнама

5.1. Рекомендуемые параметры криволинейных путепроводов с интегральными устоями на основе проведенных исследований

5.2. Рекомендование конструкций интегральных устоев с переходными плитами

5.3. Рекомендуемые конструкции насыпи за интегральными устоями

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Особенности работы криволинейных путепроводов с интегральными устоями в условиях Вьетнама»

Актуальность темы исследования

Интегральные устои в настоящее время применяют в прямых и реже в косых пролетных строениях. Исследователи утверждают, что применение интегральных устоев в криволинейных мостах затруднено из-за отсутствия каких-либо результатов исследования их работы. Несмотря на это на практике встречаются криволинейные и достаточно протяженные единичные мостовые сооружения криволинейного очертания в плане.

Вьетнам в настоящее время - бурно развивающаяся страна, где строятся большое количество мостов, путепроводов и эстакад. При этом в современных городах неизбежно применение криволинейных мостовых сооружений, хорошо приспособленных к сложившейся городской застройке и обеспечивающих беспрепятственное движение транспортных средств на развязках.

Как известно использование интегральных устоев ведет к снижению расходов как на строительство, так и на содержание сооружений из-за отсутствия в них дорогостоящих деформационных швов и опорных частей.

Разработка настоящей темы позволила получить новые результаты по возможности применения интегральных устоев в криволинейных путепроводах с железобетонными пролетными строениями в условиях Вьетнама.

Цель исследования

Целью диссертационной работы является выявление особенностей работы под нагрузками интегральных устоев в криволинейных путепроводах с железобетонными пролетными строениями с разработкой рекомендаций по их применения в условиях Вьетнама.

Объект исследования

Являются интегральные устои криволинейных путепроводов с железобетонными монолитными плитными конструкциями с напрягаемой арматурой пролетами до 40 м, что характерно для наиболее широких городских улиц и автомобильных дорог Вьетнама. Исследуется работа интегральных устоев в составе таких путепроводов и работа грунта в зоне сопряжения моста с дорогой с системой устоев, свай и переходных плит, учитывая полное взаимодействие системы грунт-конструкция и нелинейность насыпи под нагрузками, принятыми нормами Вьетнама.

Методика исследования

Применение комплексной программы МКЭ для исследований работы моделей криволинейных путепроводов с интегральными устоями (в пространственном расчете модели - Midas Civil 2011) и грунта насыпи за устоем (в двухмерном расчете модели - Plaxis 2D version 8.2). Результаты численных расчетов обработаны статистическими методами с использованием таблиц и рисунков.

Задачи исследования

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследований:

• Провести анализ существующего положения с проектированием, строительством и результатами проведенных исследований по данной теме другими исследователями и специалистами.

• Выбрать объект исследований, характерный для условий Вьетнама, разработать расчетную модель на базе метода конечных элементов и выбрать программный продукт для проведения исследований криволинейных путепроводов с интегральными устоями.

• Провести комплексные исследования работы интегральных устоев криволинейных путепроводов с различными схемами и разработать по их результатам рекомендации для проектирования подобных конструкций в условиях Вьетнама.

• Исследовать возможные просадки насыпи подходов к криволинейным путепроводам с интегральными устоями и предложить практические способы снижения влияния просадок на условия проезда транспорта в зоне сопряжения путепроводов с насыпью подхода.

• Разработать рекомендации по основам проектирования криволинейных путепроводов с железобетонными плитными пролетными строениями для условий Вьетнама.

• Осуществить апробацию результатов диссертационной работы на научно-исследовательских конференциях.

• Внедрить результаты диссертационной работы в учебно-методический процесс базового транспортного ВУЗа Вьетнама по месту работы диссертанта.

• Опубликовать результаты диссертационной работы в профессиональных журналах, входящих в список, рекомендованных ВАК Российской Федерации.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Выявлены тенденции по уменьшению количества деформационных швов и опорных частей в конструкциях мостовых сооружений и опыт применения мостовых сооружений с интегральными устоями при сложном очертании в плане в разных странах.

• Отражаемы преимущества работы однопролетных или многопролетных мостов и путепроводов с интегральными устоями, использующихся в западных страных Европы и США в последние годы.

• Построена пространственная расчетная модель однопролетного и многопролетного криволинейных путепроводов с интегральными устоями с железобетонными монолитными плитными пролетными строениями с напрягаемой арматурой на основе метода конечных элементов. Проведены исследования особенностей работы криволинейных путепроводов с интегральными устоями и работы грунта насыпи за интегральным устоем однопролетного криволинейного путепровода приняты компьютерный комплекс MIDAS Civil 2011 и Plaxis 2D version 8.2, эффективно реализующий метод конечных элементов для сложных систем и используемый в проектных и научных организациях Вьетнама.

• Выявлено влияние конструкции переходной плиты на оседание насыпи и предложено использование армирование насыпи за интегральным устоем значительно улучшает условия проезда на участке сопряжения моста с дорогой за счет существенного снижения деформации грунта насыпи.

• Предложены основные рекомендации по проектированию и строительству однопролетных или многопролетных криволинейных путепроводов с интегральными устоями для условий Вьетнама.

• Предложен расчет определения длины заделки стальных свай в тело интегральных устоев при выполнении армирования зоны заделки спиральной арматурой.

Практическая ценность заключается в том, что:

• Предложенные автором результаты исследований дают полную картину напряженно-деформированного состояния устоев и свай криволинейных путепроводов с интегральными устоями однопролетного и

многопролетного строений; деформацию грунта насыпи за устоем однопролетного криволинейного путепровода с интегральными устоями, допускаемую корректно рассмотреть их работу под действием различных сочетаний нагрузок и вариантов конструкции.

• Результаты проведенных исследований могут быть применены при проектировании и строительстве однопролетных или многопролетных криволинейных путепроводов с интегральными устоями в условиях Вьетнама.

Апробация работы и публикации

1. Основные результаты работы доложены и одобрены на 76-й, 77-й научно-методических и научно-исследовательских конференциях (г. Москва, МАДИ, 2018, 2019 гг.).

2. По основным результатам работы опубликовано 5 статьей, из которых 4 в журналах, рекомендованных ВАК РФ для публикации материалов диссертационных работ на соискание степени кандидата технических наук.

2.1. Popov V.I., Nguyen Manh Ha. Operation Features of Integral Abutment in Curved Bridges. Danish Scientific Journal, K0benhagen. № 5, 2017. 112-118 p.

2.2. Попов В.И., Фам Туан Тхань, Нгуен Ван Хиен, Нгуен Мань Ха. Анализ поведения однопролетных путепроводов с интегральными устоями. Журнал «Дороги и мосты», вып.38/2 - 2017. 233-246 с.

2.3. Попов В.И., Нгуен Мань Ха. Влияние схемы криволинейных мостовых сооружений с интегральными устоями на их работу под нагрузками. Журнал «Наука и техника в дорожной отрасли», № 2, 2018. 24-28 с.

2.4. Попов В.И., Нгуен Мань Ха. Особенности работы многопролетных криволинейных мостовых сооружений с интегральными устоями. Журнал «Наука и техника в дорожной отрасли», № 3, 2018. 22-23 с.

2.5. Попов В.И., Нгуен Мань Ха. Исследование работы грунта насыпи за интегральным устоем однопролетного криволинейного моста. Журнал «Дороги и мосты», вып.40/2 - 2018. 147-160 с.

Объём и структура работы

Диссертация составляет из введения, пяти глав, общих выводов и одного приложения; содержит 168 страниц, 111 рисунок, 45 таблиц и список литературы из 108 наименований.

Глава 1. Обзор технических решений и результатов исследований работы мостовых сооружений с интегральными устоями. Постановка цели и задач диссертации

1.1. Тенденции по уменьшению количества деформационных швов и опорных частей в конструкциях мостовых сооружений

Первые попытки создания балочных мостов с меньшим количеством деформационных швов и опорных частей связаны с внедрением балочно-неразрезных пролетных строений. В 1930-ом году, Henry Cross предложил методику распределения изгибающих моментов в неразрезных балках [94]. До этого времени строились мосты и путепроводы только с балочно-разрезными пролетными строениями. При этом неразрезность обеспечивалась только в стальных балках.

Неразрезность создавалась устройством стыков вначале на заклепках, позднее на болтах, высокопрочных болтах и, наконец, на сварке. При объединении железобетонных сборных пролетных строений по плине проезжей части дало возможность создать температурно-неразрезные пролетные строения, обладающие преимуществами разрезных пролетных строений при работе на постоянные и подвижные временные нагрузки, а также на действие температуры при неразрезной схеме (рис.1). Эта технология широко применялась в б. Советском союзе и применяется до настоящего времени.

а)

Рис.1.1. Схема моста с температурно-неразрезными пролетными строениями:

а - схема моста; б - надопорный узел

б)

Во Вьетнаме первый мост Тханг Лонг с температурно-неразрезными пролетными строениями длиной 528 м был построен в 1985 году при консультировании со стороны российского специалиста к.т.н. Сахаровой И.Д (рис.1.2).

Рис.1.2. Мост Тханг Лонг во Вьетнаме

Обследования, проводимые в разных странах показывают, что около 80% всех строящихся мостов имеют неразрезную систему пролетных строений [87].

В рамной системе обеспечивается взаимная работа пролетного строения (ригеля) и опор (стоек) и этот фактор приводит к уменьшению расхода материалов на сооружение в целом. Отсутствие деформационных швов и опорных частей ведет к снижению расходов на эксплуатацию до 10%

Рис.1.3. Путепровод рамной системы

Неразрезность системы в балочных мостах также обеспечивает уменьшение количества деформационных швов и опорных частей. Однако образование неразрезности требует применения более сложных по конструкции деформационных швов, а стало быть, и более дорогостоящих, чем, например, резиновых опорных частей типа РОЧ, применяемых в России (рис.1.4). а)

Резиновая опорная часть типа РОЧ

Рис.1.4. Сооружения балочно-неразрезной системы: а - мост; б - путепровод

б)

Резиновая опорная часть типа РОЧ

Устой

Г-Хж

Дорога

жт-»т жт- жт жт жт жтжт

Дорога

-тж-тж -тж -тж -тж -тж -тж т*

Опора

Рис.1.4. Продолжение

Меньший эффект достигается при использовании температурно-неразрезной системы пролетных строений. В этом случае число деформационных швов по равнению с балочно-разрезной системой уменьшается, но количество опорных частей остается таким же.

Неразрезность в балочной системе пролетных строений создается путем бетонирования конструкции либо устройством на стадии строительства надопорных стыков сборных балок с использованием монолитного бетона и дополнительного армирования приопорной зоны создаваемого неразрезного пролетного строения. Одни из возможных вариантов такого стыка приведен на рис.1.5.

Бетонируемые плита и

Напрягаемая армитура поперечной балки

Рис.1.5. Надопорный стык сборных железобетонных балок при образовании

неразрезного пролетного строения

Объединение сборных балок в неразрезную систему в мировой практике начали в 70-х годах прошлого века. Известны многочисленные решения по созданию балочно-неразрезной системы железобетонных пролетных строений из железобетонных балок заводского изготовления. В б. СССР, например, широко использовали устройство монолитной вставки в приопорных зонах, что позволяло увеличить пролеты до 45м при использовании сборных балок длиной до 33 м (рис.1.6).

Сборная балка Super - Т Вставка в приопорных зонах Сборная балка Super - Т

(L = 33м)

(L = 12м)

(L = 33м)

" »»

V ss ss ss s; ss ss ss ss ss SS л

Г.__II

р

(L = 45м)

» » »^гтгъ

______II__J5

(L = 45м)

-•+•-

Рис.1.6. Монолитная вставка в приопорных зонах смежных пролетных

строений из сборных балок

Современное решение без опорных частей состоит в использовании мостов с так называемыми интегральными устоями (рис. 1.7).

В таких штатах как Огайо, Оригон, Южная Дакота в США мосты с интегральными устоями играют ведущую роль при строительстве малых мостов и путепроводов, начиная с 70-х годов прошлого века.

Проведенные в МАДИ под руководством проф. Попова В.И. исследования работы под нагрузками прямых в плане путепроводов с интегральными устоями доказали их эксплуатационные преимущества по сравнению с мостами рамной и неразрезной систем [26, 22, 25, 24, 23, 28].

В путепроводах с интегральными устоя (далее в интегральных путепроводах) пролетные строения и опоры жестко связаны между собой и составляют единую конструкцию. При этом к интегральным путепроводам некоторые специалисты относят и рамные конструкции без деформационных швов и шарниров.

Рис.1.7. Путепровод с интегральными устоями

Применяя путепроводы с интегральными устоями обеспечивается решение ряда задач, которым можно отнести следующие:

• долговечность из-за снижения динамического воздействия временной подвижной нагрузки;

• уменьшение расходов на содержание сооружение за счет отсутствия деформационных швов и опорных частей;

• простота конструкции за счет простой формы устоя и отсутствия наклонных свай в основании устоев.

1.2. Опыт применения мостовых сооружений с интегральными устоями при сложном очертании в плане

В практике мирового мостостроения интегральные устои в основном применены в прямых в плане мостовых сооружениях с малыми и средними по длине пролетами (20-40 м). Косина пролетных строений ограничена 300. Имеются отдельные реализованные проекты криволинейных пролетных строений с интегральными устоями.

В настоящее время в США существуют более 9 тыс. интегральных мостов и выше 4 тыс. полуинтегральных мостов. В Европе их построено меньше чем в США, но в этих сооружениях присутствуют оригинальные технические решения.

Из доступных источников можно сделать заключение, что строительство мостов с интегральными устоями постоянно растет, о чем свидетельствует данные, приведенные на диаграммах рис.1.8 [86].

КН 2Ш

0 1-10 11-20 21-50 51-100 101-500 501-1000 >1000

• Мо;т с!ГУ (проектировали?} я Мост с ЙУ (новые строительства)

Рис. 1.8. Доля мостов с интегральными устоями в зависимости от общей длины сооружений за период 1995-2005 годы

С точки зрения применяемых материалов примерно 50% мостов имеют сталежелезобетонную конструкцию пролетных строений. Целесообразность применения железобетона для пролетных строений с интегральными устоями

была показана и в работе Фам Туан Тханя, проделанной в МАДИ [26, 22, 25, 24, 23, 28].

Среди построенных криволинейных мостовых сооружений с полуинтегральными устоями следует отметить построенный в 1999 г. в штате Нью Йорк трехпролетный мост Belt Parkway длиной 65,8м (18,9 + 32,8 + 14,1м).

Рис. 1.9. Полуинтегральный мост Belt Parkway (США)

Эксплуатируемым сооружением с интегральными устоями в США является также криволинейный виадук Happy Hollow Creek, длиной 358,2 м с 9

неразрезными железобетонными пролетными строениями (рис.1.10). Кривизна пролетного строения составляет 4045', наибольший пролет составляет 42,7 м.

Эстакада South Street Bridge является криволинейной интегральной с 3 пролетными строениями, находящийся в городе Salt Lake, штат Юта. Эстакада построена в 1999 году и находится на шоссе Lincoln (рис.1.11). Криволинейная часть эстакады длиной 97,4м имеет неразрезную схему с разбивкой на пролеты 25.8 + 45.8 + 25.8м. В пролетных строениях применены железобетонные Т-образные балки с напрягаемой арматурой.

Рис. 1.10. Криволинейный интегральный виадук Happy Hollow Creek (США)

Рис.1.11. Криволинейная эстакада с ИУ South Street Bridge

Интегральные устои применены на некоторых вантовых эстакадах, например, на эстакаде Sunniberg в Швейцарии (рис.1.12).

Рис. 1.12. Криволинейная экстакада с интегральными устоями в Швейцарии.

Длина эстакады 526 м, радиус кривизны в плане равен 500 м.

В Германии в последние годы расширяются объемы исследований интегральных мостов, о чем свидетельствуют многочисленные публикации, например [54,с.7-10]. Имеются построенные сооружения интегрального типа. Например, путепровод Massenbach (Германия), построенный в 2000 году, имеет длину 151м; неразрезное пролетное строение расположено на промежуточных стальных стоечных опорах и соединяется с тоннелями по обоим концам (рис.1.13). Другой пример криволинейного путепровода La-Ferré длиной 119 м, приведен на рис. 1.14.

Рис. 1.13. Железобетонный интегральный Рис. 1.14. Криволинейный

путепровод Massenbach Valley интегральный путепровод La-Ferré

В Австралии и Новой Зеландии в течение нескольких десятков лет ведется проектирование и строительство мостов с интегральными устоями.

С 1975 года по настоящее время в Австралии построено 400 таких мостов с длиной от 330 м до 610 м. Многие из них возведены на сложном рельефе и пересечении дорог. Например, интегральный путепровод Gillies с 2 пролетными строениями 29,5м построен в 1995 году с косиной 10o. Мост состоит из балок типа Super-T с напрягаемой арматурой (рис.1.15).

Рис. 1.15. Косой интегральный путепровод Gillies с балками Super-T

В нескольких странах Азии, уже возведены мосты с интегральными устоями. Так, в Индии уже 25 лет исследуется работа такого моста в сейсмическом районе. Среди эксплуатируемых мостов и иетегральными устоями в Индии можно перечислить такие: криволинейные мосты на дороге к международному аэропорту в Дели с пролетами 25м; мост Metro в Дели с косиной 60o - 72° длиной 115м со схемой 14,1+17,5+30,2+26,4+13,4+12м; криволинейный интегральный путепровод в Калькутте длиной 150м со схемой 25+30+40+30+25м, высота балок в середине пролета 1,7м на опоре 2,2м (рис.1.16).

Рис. 1.16. Криволинейный интегральный путепровод в Калькутте

В Японии в 2001 году был построен первый путепровод с ИУ Shirarika длиной 96,2 м с пролетами 28,5+47,2+24м. Позднее была построена криволинейная эстакада с ИУ в г. Фукусима (рис.1.17). Общая длина эстакады при схеме 8х50 м составила 400 м.

Рис. 1.17. Криволинейная интегральная эстакада в Факусиме

В Америке и Европе в последние годы стали применять ИУ и в железнодорожных мостах. Построенные многопролетные эстакады и мосты в основном прямолинейные в плане или имеют небольшую кривизну.При этом общая протяженность этих сооружений достигает 500м и более. Эстакады в

своем составе имеют рамные и арочные конструкции. Эстакада Scherkonde (рис. 1.18,а) длиной 576м имеет 14 пролетов: 27 + 2 х 36,5 + 10 х 44 + 36,5 м. Высота опор выше 20м. Эстакада ишйШ: (рис.1.18,б) имеет 10 пролетов по 58 м. Схема эстакады 3 х 58 + 4 х (4 х 58 + 116 + 4 х 58) + 3 х 58 м. Пролетные строения коробчатые. Средний пролет перекрыт арочной конструкцией. а)

Рис.1.18. Многопролетные железнодорожные эстакады с ИУ в Германии: а -

Scherkonde; б - и^йШ:

Обзор реализованных мостовых сооружений сложного очертания в плане с интегральными устоями свидетельствует о том, что применение ИУ может быть целесообразным не только для мостов малых пролетов, но и для протяженных эстакад и путепроводов как под автодорожные, так и железнодорожные нагрузки. Многолетний опыт эксплуатации криволинейных многопролетных мостовых сооружений с ИУ в ряде стран говорит о возможности их применениями в условиях Вьетнама при соответствующем обосновании.

1.3. Состояние вопроса с расчетом и проектирование мостовых сооружений с интегральными устоями

1.3.1. Обзор результатов расчета и проектирования мостов с интегральными устоями в мире

Проектированию мостов с ИУ за рубежом и прежде всего в США, где впервые появились такие мосты, предшествовали многолетние исследования как расчетного порядка, так и экспериментальные. Исследования работы мостов с ИУ финансирует в США федеральная дорожная администрация (FHWA). Известно, что еще в 1989 году была начала программа NCHRP (National Cooperative Highway Research Program), которая свой целью ставила подготовку рекомендации для национальных норм AASHTO. В действующей редакции норм США AASHTO - LRFD 2007 [33] имеются отдельные требования, касающиеся учета усадки, ползучести бетона и изменения температуры в мостах с ИУ.

В США отдельные штаты имеют собственные правила для проектирования мостов с ИУ, например, в штатах Tennessee, California, Iowa, New York, South Dakota, North Dakota, Misouri. В тексте нормативного документа штата Теннеси T5140.13 [48,56] максимальную длину мостов с ИУ со стальным пролетным строением ограничивают длиной 90 м, со сборными предварительно напряженными железобетонными балками - до 180 м. В это же время в других упомянутых штатах длина мостов с ИУ ограничена 120 и

240м соответственно для сталежелезобетонных и железобетонных пролетных строений. Перемещения устоя при этом ограничивают величиной 2 т (5 см).

На практике, несмотря на требования действующих правил, в тех же штатах же существуют мосты с ИУ и большей длины [56].

Имеются данные о результатах исследований Кенина (Кепт, J., США) и др. [58], которые сводятся к ограничениям, приведенным в табл.1.1.

Таблица 1.1

Значение Перемещение от изменения температуры Д^ (мм) Lmax (м) со сталеж/б прол. стр. Lmax (м) с ж/бетонными прол. стр. Максимальная косина (градус)

Среднее 49 83 118 28

Минимальное 13 24,4 18,3 0

Статистика построенных и эксплуатируемых мостов с ИУ дает следуюшие результаты:

• мосты со сборными железобетонными балками имеют неразрезную плеть длиной до 360 м;

• мосты со сталежелезобетонными балками соответственно до 320 м;

• мосты с балками из монолитного железобетона соответственно до 290 м;

• в 75% случаев усадка учтена для железобетонных пролетных строений с напрягаемой арматурой;

• все построенные мосты находятся в хорошем техническом состоянии, кроме нескольких, у которых возникли просадки грунта насыпи в сопряжении с мостами и образовались трещины в плите проезжей части и в асфальтобетонном покрытии в пределах переходной плиты.

Параллельно с развитием конструкций интегральных устоев на основании опыта строительства проводились расчетные исследования работы таких конструкции на базе различных расчетных моделей МКЭ, а также экспериментальные исследования на эксплуатируемых мостах. Имеющиеся публикации посвящены проблеме воздействия грунта засыпки, температурным воздействиям и временной подвижной нагрузки на мосты с

ИУ. Здесь следует отметить работы Jennie Road, J. L. Fennema и др. специалистов [57,60].

Эксперименты проводили на маломасштабных моделях или на реальных сооружениях. Большое число исследований посвящено работе Н-образны стальных свай в составе интегралдьных устоев. Такие сваи наиболее часто применяют в сооружениях в США, Канаде. Свая Н широко применяется в Америке и Канаде [39].

Отдельные работы посвящены работе трубчатых свай с бетонированной верхней частью. Это работы Arsoy, Duncan, Burke и др. [35]. Эксперименты с железобетонными сваями с напрягаемой арматурой показали, что такие сваи целесообразно применять при перемещениях устоя не более 25мм [44].

Основной объем исследовании работы мостов с интегральными устоями имеет отношение к прямым и одно-трехпролетным мостам. Результатов исследований косых и особенно криволинейных мостов с ИУ в литературе мало. В некоторых работах делаются выводы о нецелесообразности применения ИУ в криволинейных мостах, однако обоснований таких заключений не приводится [34,47].

1.3.2. Состояние вопроса с исследованиями работы путепроводов с интегральными устоями во Вьетнаме

Во Вьетнаме вопросами проектирования или расчетов путепроводов с ИУ активно до определенного времени не занимались. Толчком к началу таких исследований послужила программа развития дорожной отрасли, появившаяся в 2002 году [79].

В 2003 году д.т.н., проф. Нгуен Фук Чи публиковал статью о необходимости проведения исследований по мостам с ИУ [98]. Затем он же на конференции по строительству дорожных сооружений выступил с сообщением о мостах с полуинтегральными устоями [99].

В транспортных и строительных университетах Вьетнама разрабатываются в настоящее время исследовательские темы и дипломные

проекты по мостам с ИУ, но каких-либо рекомендаций по проектированию мостов с ИУ, тем более сложного очертания в плане не существует. Вместе с тем попытки запроектировать мост с ИУ во Вьетнаме были. В 2004 году компания «Katahira & Engineers» (главный менеджер Нгуен Фук Чи) провела предварительные изыскания и предложила применять интегральную схему устоев для средних и малых мостов.

В 2015 и 2018 году асп. Фам Туан Тхань и Нгуен Ван Хиен с научным руководителем проф. Поповым В.И. в МАДИ начали исследования по совершенствованию конструкции сопряжения путепроводов с насыпью подходов путем применения в однопролетном путепроводе интегральных устоев и применению интегральных устоев в косых путепроводах в условиях Вьетнама. Результаты, полученные авторами, рекомендованы для использования в условиях Вьетнама. Следует отметить, что эти исследования касались только прямолинейных и косых конструкций [62,105,30,14,7,11,8,9].

1.4. Постановка цели и задач диссертации

Учитывая бурное развитие крупных городов Вьетнама Ханоя и Хошимина, часто решение транспортных проблем связано со строительством путепроводов, в том числе криволинейных. При стандартном решении вопросов сооружения таких путепроводов с насыпями подходов путем применения переходных плит не удается решить проблемы с просадками при въезде на такие путепроводы. Как показывает зарубежная практика для мостов и эстакад с путепроводами бывает целесообразным применение интегральных или полуинтегральных устоев, что обеспечивает исключение просадки насыпи, улучшение работы сооружений под подвижными нагрузками и уменьшение эксплуатационных расходов на содержание таких сооружений.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Нгуен Мань Ха, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.Д. Соколов - Армогрунтовые системы автодорожных мостов и

транспортных развязок. Монография.- СПб.: ООО Отраслевая медиа корпорация «Держава», 2013 г. - 504 с.

2. Ахвердов И.Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, - 1981.- 464 с.

3. Бугров А.К. Механика грунтов: Учеб. Пособие. - СПБ: СПБГПУ, -2007 - С. 146-154.

4. Мищенко Б.А. Новые конструкции устоев мостов / Мищенко Б.А., Романцов Ю.В., Яновский Г.М. - Москва: Транспорт, - 1987. - 40 с.

5. Петраков А.А. Механика грунтов: Учебное пособие (часть №3). / Петраков А.А., Яркин В.В., Таран Р.А., Казачек Т.В. Макеевка ДонНАСА -2004 - 167 с.

6. Попов В.И. Роль и значение переходных плит в мостах с интегральными устоями. Наука и техника в дорожной отрасли, № 4 2017 г. с.23-25.

7. Попов В.И., Нгуен Ван Хиен. Влияние свай на работу интегрального устоя косого пролетного строения. Журнал «Наука и техника в дорожной отрасли», вып. 04.2017. 14-18 с.

8. Попов В.И., Нгуен Ван Хиен. Сравнение работы косых однопролетных путепроводов с интегральными и полуинтегральными устоями. Журнал «Дороги и мосты», вып. 39/1 - 2018. 232-241 с.

9. Попов В.И., Нгуен Ван Хиен. Учет особенностей давления грунта насыпи на работу интегральных устоев косых путепроводов. Журнал «Наука и техника в дорожной отрасли», вып. 04.2018.

10. Попов В.И., Прохоров А.А. - Способы сопряжения конструкций путепроводов с насыпями подходов. Интернет - журнал Науковедение, № 5 (24), 2014 г. - c.44-54.

11. Попов В.И., Фам Туан Тхань, Нгуен Ван Хиен, Нгуен Мань Ха. Анализ поведения однопролетных путепроводов с интегральными устоями. Журнал «Дороги и мосты», вып. 38/2 - 2017. 233-246 с.

12. Приложение № 2 к Приказу Минтранса России от 1 ноября 2007 года № 157.

13. Приложениеи 1 к Пистму Минстроя Росс от 15.11.2018 № 45824-ДВ/09.

14. Саламахин П.М. Проектирование мостовых и строительных конструкций. Москва, - 2011 г. 402с.

15. СП 35.13330.2011 Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84* (с Изменением N 1) - 2011 - с. 347.

16. СП 35.13330-2011. Мосты и трубы. Актуализированная редакция СНиП 2.05.03-84*. Минрегион России, 2011. - 356 с.

17. СТО 14171589-2018. Гидроизоляционные и защитные материалы для мостов и других искусственных сооружений. ООО «Гидрозо». М.: 2018.-49 с.

18. Технологическая карта укрепление откосов подтопляемых насыпей бетонными плитами с устройством обратного фильтра из геотекстильного материала, ВПТИТРАНССТРОЙ, М., - 1986.

19. Типовая проектная документация серия 3.501.1-156: Укрепления русел, конусов и откосов насыпи у малых и средних мостов и водопропускных труб. Выпуск 0. Ленгипротрансмост, Ленинград. - 1988.

20. Типовой альбом серии 3.503.9-78: Конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования. Союздорпроект. М., 156.

21. Тютькин А.Л. Сравнительный анализ конечно-элементных моделей свайного фундамента при взаимодействии с основанием / А.Л. Тютькин, А.В. Гулак // Вюник Дншропетр. нац. ун-ту залiзн. трансп. iм. акад. В. Лазаряна. -Д., - 2010. - Вип. 32. - С. 122-126.

22. Фам Туан Тхань. Влияние расчетной модели интегрального устоя на его напряжено-деформированное состояние / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Наука и Техника в Дорожной отрасли №2 - 2016. С. 32-36.

23. Фам Туан Тхань. Некоторые особенности работы путепровода с интегральными устоями / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Достижения и Перспективы развития науки - Научно-издательский центр «АЭТЕРНА». Уфа - 2016. С. 78-85.

24. Фам Туан Тхань. Особенности поведения под нагрузками интегральных устоев однопролетного путепровода / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Дороги и Мосты №1 - 2016. С. 163-172.

25. Фам Туан Тхань. Подбор свай и интегральных устоев однопролетных путепроводов / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Наука и Техника в Дорожной отрасли №4 - 2016. С. 20-23.

26. Фам Туан Тхань. Просадки насыпи в сопряжении с мостами / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Наука и Техника в Дорожной отрасли №2 - 2015. С. 31-32.

27. Фам Туан Тхань. Совершенствование конструкции сопряжениея путепроводов с насыпями подходов в условия Вьетнама. МАДИ - 2017.

28. Фам Туан Тхань. Сравнение работы стальных свай интегрального путепровода со сталежелезобетонным пролетным строением / Фам Туан Тхань, В.И. Попов // Новая наука: От идеи к результату - Агентство международных исследований, часть 3. - 2015. С. 107-112.

29. Шейкин А.Е., Чеховский Ю.В., Бруссер М.И. Структура и свойства цементных бетонов. М.: Стройиздат, - 1979. - 344 с.

30. A.J. Puppala, S. Saride, E. Archeewa, L.R. Hoyos, and S. Nazarian. Recommendations for design, construction, and maintenance of bridge approach slabs: Synthesis report // Department of Civil Engineering, The University of Texas at Arlington, Arlington, Texas 76019, - 2011. - 25p.

31. AASHTO LRFD - 1998. Bridge Design Specifications. American Association of State Highway and Transportation Officials, - 1998.

32. AASHTO LRFD - 2012. Bridge Design Specifications. American Association of State Highway and Transportation Officials, - 2012.

33. AASHTO LRFD Bridge Design Specifictions, SI Units, 4th edition, 2007, Section 11 Abutments, Piers and Walls.

34. An Integral Abutment Bridge with Precast Concrete Piles. Final Report May 2007.

35. Arsoy S. Duncan J. M. and Baker R. M. "Performance of Piles Supporting Integral Bridges", Transportation Research Record, 2002.

36. ASTM A 709 M. Standard Specification for Structural Steel for Bridges. West Conshohocken: American Society for testing and Materials. 2010 - 588 p.

37. ASTM D1586-99 Standard test method for penetration test and split barrel sampling of soils. Philadelphia, USA: American Society for Testing and Materials, 1999. - 321 p.

38. ASTM D1586-99 Standard test method for penetration test and split barrel sampling of soils. Philadelphia, USA: American Society for Testing and Materials, 1999.

39. Behaviour of H-piles supporting an integral abutment bridge. Shelley A. Huntley and Arun J. Valsangkar. Published at www.nrcresearchpress.com/cgj on 13 March 2014.

40. Braun, A., Seidl, G. and Weizenegger, M. Frame structures in bridge construction Design, analysis and economic considerations. International Workshop on the Bridges with Integral Abutments. Collin, P., Veljkovic, M. and Petursson, H. Lulea, Sweden, Lulea University of Technology - 2006a - p.25-35.

41. Broms B.B. (1964). Lateral Resistance of Piles in Cohesionless Soils, JSMFD, ASCE, Vol.90, SM3, pp123-156.

42. Broms B.B. (1971). Stability of Flexible Structures (Piles and Pile Groups). General Report, Americal Proceedings 5th Euro Conf. SMFE, Madrid, Vol.2, pp 239-269.

43. BS EN ISO 22476-3:2005. Geotechnical investigation and testing. Fieldtesting. Part 3. Standard penetration test. UK: British Standards Institution, 2006. - 214 p.

44. Burdett E. G. et al., "Behavior of PC Piles Supporting Integral Abutments", Proceedings of the 2004 Structures Congress Building on the Past, Securing the Future, Washington D.C., ASCE.

45. Collin, P., Veljkovic, M. and Petursson, H. International Workshop on the Bridges with Integral Abutments. Lulea, Sweden, Lulea University of Technology -2006.

46. Crovo D.S., "The Massachusetts Experience with Jointless Bridges".

47. Curved Integral Abutment Bridges. Narong Thanasattayawibul, Doctor of Philosophy, 2006.

48. FHWA - Technical Advisory T5140.13 (1980).

49. Gardner N.J., Zhao J.W., "Creep and Shrinkage Revisited", ACI Materials Journal, - 1993, may-june, p.p.236-246.

50. Geier, R., Development of Integral Bridge Design in Austria, IABSE Symposium Report, Venice, Italy, International Association for Bridge and Structural Engineering, - 2010 - p. 54-61.

51. Harry White 2ND. Integral Abutment Bridges: Comparison of current practice between European Countries and the United States of America. Report FHWA/NY/SR-07/152.

52. His, J.P. (2008). "Bridge Approach Embankments Supported on Concrete Injected Columns". Proceedings of The Challenge of Sustainability in the Geoenvironment, ASCE, Geocongress 08, New Orleans, Louisiana.

53. Huang Jimin et al., "Behavior of Concrete Integral Abutment Bridges", University of Minnesota, November - 2004.

54. Integral Railway Bridges - New Bridges in Germany. Mike Schlaich, schlaich bergermann und partner, Germany.

55. James M. LaFave. Thermal Behavior Integral Abutment Bridges and Proposed Design Modifications. Illinoise Centre for Transportation, - 2014.- 102 p.

56. Jason M. Franco, "Design and Field Testing of Jointless Bridges", Collede of Engineering and Mineral Resourses, West Virginia University, 1999.

57. Jennie Read, "A Bridge to Understanding", Minnesota Technology Transfer Program, University of Minnesota, Fall 99.

58. John Connal, "Integral Abutment Bridges - Austrlian and US Practices", Seminar on Design and Construction of Integral Bridges, 1999.

59. John Connal. Integral Abutment Bridges - Australian and US Practice / John Connal - Maunsell Australia Pty Ltd, - 2004.

60. Jolene L. Fennema, Jeffrey A. Laman and Daniel G. Linzell, "Predicted and Measured Response of an Integral Abutment Bridge", Journal of Bridge Engineering, Vol 10 No 6, November 2006.

61. Jorgensen, J.L. (1983). Behavior of Abutment Piles in an Integral Abutment in Response to Bridge Movements, Bridges and Culverts / Transportation Research Board, Natioanl Academy of Sciences, No. 903, - 1983, pp. 72-79.

62. JUNQING XUE. RETROFIT OF EXISTING BRIDGES WITH CONCEPT OF INTEGRAL ABUTMENT BRIDGE - Static and Dynamic Parametric Analyses / University of Trento, Engineering of Civil and Mechanical Structural Systems, China - 2013. p. 425(30).

63. Kalayci, E. (2010). Analysis of curved integral abutment bridges, Master of Science Thesis, University of Massachusetts Amherst, http://scholarworks.umass.edu/theses/389/.

64. Kamel M.R. et al., "Prestressed Concrete Piles in Jointless Bridges", Department of Civil Engineering University of Nebraska, PCI Journal, - 1995.

65. Kenneth F. Dunker, P.E., M.ASCE1; and Dajin Liu, P.E., S.E.2, 2007. "Foundations for Integral Abutments" 10.1061/_ASCE_1084-0680_2007_12:1_22.

66. Kerkorian, "Integral Bridges", http://businessfortunicity.com/kerkorian/666/integral/integral.htlm, - 2004.

67. Kurt P. Holloway, Jason M. Buenker, James M. LaFave Thermal Behavior of IDOT Integral Abutment Bridges and Proposed Design Modifications., - 2015.83 p.

68. M. Naji, A.R. Khalim, "Integral Abutment Bridges - Development of Soil Model for Soil Structure Interaction in Time History Analysis". International Journal of Engineering Research an Development. Volume 10, Issue 3 (3/2014), PP. 31-40.

69. Maruri R., Gangarao H., "2004 Survey Summary", The 2005 FHWA Conference - Integral Abutment and Jointless Bridges (IAJB 2005), March, 16-18, Baltimore, Maryland.

70. Masrilayanti. The Behaviour of Integral Bridges under Vertical and Horizontal Earthquake Ground Motion / School of Science, Computing and Engineering University of Salford, United Kingdom - 2008. p. 366.

71. Michael Potzl, 'Jointless Concrete Bridges - Development of A Flexible Abutment", Coburg University of Applied Sciences. Coburg, Germany, - 2007.

72. Midas. Getting started American // Midas IT Co. Ltd, 2003. - 237p.

73. Mourad S. and Tabsh S.W., "Pile Forces In Integral Abutment Bridges Subjected to Truck Loads", Transportation Research Record 1633, Committee on Foundations of Bridges and Other Structues, - 1998.

74. Nilsson, M., Eriksen, J. and Veljkovic, M. Towards a Better Understanding of Behaviour of Bridges with Integral Abutments, ASCE, -2008. p.717-727.

75. Paraschos, A. and Amde, A.M. A survey on the status of use, problems, and costs associated with Integral Abutment Bridges - 2011 - p.546.

76. Paul J. Barr et al., BEHAVIOR AND ANALYSIS OF AN INTEGRAL ABUTMENT BRIDGE. Utah State University Department of Civil and Environmental Engineering Logan, Utah - 2013 - p. 106.

77. Petro S., 2005, Integral Abutments and Jointless Bridges (IAJB) 2004 Survey Summary, Federal Highway Administration (FHWA) - 2015.

78. Popov V., Nguyen Manh Ha. Operation Features of Integral Abutment in Curved Bridges. Danish Scientific Journal, K0benhavn. № 5, 2017. - pp. 112-118.

79. Programme for Retraining of Road Sector Professionals 1st and 2nd - "HRP I & II, Model BT 15.301: New Technology-Bridge Design and Construction, Section 10: Integral Bridges", Hanoi, 2002.

80. R.B.J. Brimkgreve & W. Broere. Plaxis 2D version 8.2. Plaxis b.v, the Netherlands - 2006. p. 179.

81. Saeed Eghtedar Doust, Ph.D. Extending Integral Concepts to Curved Bridge Systems. Presented to the Faculty of The Graduate College at the University of Nebraska In Partial Fulfillment of Requirements For the Degree of Doctor of Philosophy - 2011 - p. 372.

82. Sayasin Zsin et al. A New Category of Semi-integral Abutment in China. //Structural Engineering International. Vol.15, № 3, - 2007, pp. 210-216.

83. Sayasin Zsin. A New Category of Semi-integral Abutment in China. //Structural Engineering International. Vol.15, № 1,2, - 2005, pp. 228.

84. Scott M.Olson, et al. Behavior of IDOT Integral Abutment Bridges and Proposed Design Modifications. Illinoise Centre for Transportation, - 2013.- 63 p.

85. Thanasattayawibul, N. Curved Integral Abutment Bridges. Doctor of Philosophy Dissertation, University of Maryland, College Park - 2006.

86. The 2005 - FHWA Conference - Integral Abutment and Jointless Bridges (IAJB 2005). March 16 - 18, 2005.

87. The State of the Art, Precast/Prestressed Intgegral Bridges. Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI), Chicago, Illinois, - 2001.

88. Torricelli, L.F., Marchiondelli, A., Pefano, R. and Stucchi, R. Integral bridge design solutions for Italian highway overpasses. Bridge Maintenance, Safety,

Management, Resilience and Sustainability. Biondini, F. and Frangopol, D. M. Stresa, Lake Maggiore, Italy, International Association for Bridge Maintenance and Safet TRC/Imbsen Software Systems (2007). XTRACT v3.0.8 User Manual. Rancho Cordova, California - 2012.

89. W.A. Thanoon, A.A. Abdulrazeg, J. Noorzaei, M.S. Jaafar, O. Kohnehpooshi, "Soil Structure Interaction for Integral Abutment Bridge Using Spring Analogy Approach". IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 17 (2011).

90. Wasserman E.P. and Walker J.H., "Integral Abutments for Steel Bridges", Highway Structures Design Handbook Vol. 2, Chapter 5, American Iron and Steel Institute, - 1996.

91. Whelan, M.J., Gangone, M.V., Janoyan, K.D., and Jha, R. (2009) "Realtime wireless vibration monitoring for operational modal analysis of an integral abutment highway bridge", Engineering Structures 31 (10), 2224-2235.

92. Zhang, X. Research on the structural behaviours and applications of semiintegral abutment bridge Master, Dalian University of Technology,(in Chinese) -2002. p.365.

93. Cac thiet ke cau tren cac quoc lo a Viet Nam, tu nam 1990 den nay. Ha Noi: TEDI, - 2005.

94. Cong nghe hien dai trong xay dung cau be tong cot thep. Ha Noi - 2004. GS.TS Nguyln Viet Trung.

95. GS. TSKH. Cao Van Chi, PGS.TS. Trinh Van Cuong - Co hoc dk Nha xuat ban Xay dung - Ha noi. 2003.- p. 309.

96. Le Dinh Tam. Cau be tong cot thep tren duong o to. - NXB Xay dung. Ha Noi -2004.

97. Le Van Manh, Lai Van Anh. Thiet ke ket cau nhip cau be tong cot thep. -NXB Giao thong Van tai. Ha Noi - 2008.

98. Nguyen Phuc Tri (Trung tam Phat trien Ky thuat Xay dung CED), "Cau toan khoi, mot kieu cau can duoc nghien cuu ung dung", trong "Tap chi Thong tin Khao sat Thiet ke, so 1-2003", hoac trong "Toan tap bao cao khoa hoc, Hoi nghi Khoa hoc Cong nghe - Xay dung ben vung cong trinh duong bo, Sam Son 7/2003".

99. Nguyen Tram (Bai hoc Kien truc Ha Noi), "Cau nua tien che, lien tuc hoa va toan khoi voi mo tru", "Toan tap bao cao khoa hoc, Hoi nghi Khoa hoc Cong nghe - Xay dung ben vung cong trinh duong bo, Sam Son 7/2003".

100. Nguyen Viet Trung, Hoang Ha, Nguyen Ngoc Long. Cau be tong cot thep. - NXB Giao thong Van tai. Ha Noi - 2001.

101. Nguyen Viet Trung. Cong nghe duc hang cau be tong cot thep. - NXB Giao thong Van tai. Ha Noi - 2008.

102. Nguyen Viet Trung. Cong nghe hien dai trong thi cong cau be tong cot thep. - NXB Xay dung. Ha Noi - 2004.

103. Nguyen Viet Trung. Cong nghe moi xu ly nen dat yeu - Vai dia ky thuat va bäc thäm. - NXB Giao thong Van tai. Ha Noi - 1998.

104. Nguyen Viet Trung. Khai thac, kiem dinh, sua chua, tang cuong cau. Nha xuät ban giao thong van tai. - 2012 - p.175.

105. Nguyen Xuan Toan, Nguyen Xuan My. Thiet ke cau thep. - NXB Xay dung. Ha Noi - 2001.

106. Pham Ngoc Toan, Phan Tat Bäc. Khi hau Viet Nam. NXB Khoa hoc va Ky thuat, Ha Noi, - 1993.

107. Tieu chuän thiet ke cäu 22TCN272-05. Ha Noi, 2005. - 400 tr.

108. Tran Manh Tuan. Tinh toan ket cäu be tong cot thep theo Tieu chuan ACI 318-2002. - NXB Xay dung. Ha Noi - 2003.