Совершенствование методов расчета обделок тоннелей из стальных гофрированных элементов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.11, кандидат технических наук Петрова, Елена Николаевна

• Петрова, Елена Николаевна
• кандидат технических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат технических наук Петрова, Елена Николаевна

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. КОНСРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ И МЕТОДЫ РАСЧЕТА СООРУЖЕНИЙ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ГОФРИРОВАННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ (СМГЭ)

1.1 Общие сведения о СМГЭ. Основные конструктивно-технологические решения

1.2 Развитие методов расчета стальных гофрированных конструкций во взаимодействии с грунтом засыпки

Выводы. Задачи исследований

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СМГЭ (ПРИ ДЕЙСТВИИ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЗОК)

2.1 Общие положения

2.2 Разработка математической модели системы «обделка - грунтовый массив»

2.3 Сопоставление расчетных значений напряжений и деформаций с экспериментальными данными

2.4 Планирование математического эксперимента и формирование матрицы эксперимента

2.5 Влияние формы поперечного сечения конструкции на НДС СМГЭ

2.6 Исследование НДС системы «обделка - грунтовый массив» СМГЭ полицентрического очертания

Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ СМГЭ

3.1 Общие положения

3.2 Экспериментальные исследования СМГЭ на моделях из эквивалентных материалов

3.3 Экспериментальные исследования СМГЭ в производственных условиях

3.4 Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований

Выводы

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СМГЭ

4.1 Общие положения

4.2 Последовательность расчетов СМГЭ на действие статических нагрузок

4.3 Рекомендуемые программные комплексы к расчету СМГЭ

Выводы

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение I. Справки о реализации и апробации результатов диссертационной работы

Приложение II. СМГЭ, построенные в России и за рубежом

Приложение III. Результаты расчетов СМГЭ

Приложение IV. Экономическая эффективность СМГЭ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Совершенствование методов расчета обделок тоннелей из стальных гофрированных элементов»

ВВЕДЕНИЕ

Развитие городов и увеличение протяженности автомобильных и железных дорог требует применения все более совершенных и рациональных транспортных пересечений, обеспечивающих одновременно простоту производства работ, гармоничность архитектурных решений, долговечность и прочность самого сооружения. К ним в частности относятся сооружения из металлических гофрированных элементов (СМГЭ), которые могут применяться в транспортном строительстве, как в качестве коллекторов, мостов, водопропускных труб, так и в качестве тоннелей различного назначения.

К настоящему времени накоплен обширный опыт использования большепролетных конструкций из гофрированных элементов. Широкое распространение гофрированные конструкции получили в США, Канаде, Японии, Франции, Италии, Скандинавских странах. Сейчас в нашей стране активно развивается строительство большепролетных сооружений, тогда как 30 лет назад строительство гибких гофрированных конструкций было достаточно редко, даже применительно к водопропускным трубам.

За последние 10 лет наметилась тенденция к распространению СМГЭ отечественного производства, построены многочисленные большепролетные сооружения: в 2000-2001 гг. сооружен автодорожный тоннель на линии Лед-мозеро — Кочкома в Карелии под габарит Г-8 длиной 35 м, малые мосты в Вологодской и Московской области по схеме «арка-труба» пролетами 8 и 5 м, высотой 4 и 2,4 м соответственно, в 2002 г. - мост через р. Оккервиль пролетом 14 м под железной дорогой, путепровод под железной дорогой на линии Санкт-Петербург - Луга, автодорожный и железнодорожный двухпролетный тоннель длиной 10 м на 4 км Октябрьской ж.д., в 2002-2004 г.г. — два автодорожных путепровода и трехрполетный мост через р. Чибри на автодороге Южно-Сахалинск — Оха - Москальво на о.Сахалин, в 2003 г. построен автодорожный тоннель над путями железнодорожной линии на дороге Санкт-Петербург-Псков, с 2004 по 2008 г.г. построены мосты и водопропускные сооружения диаметром от 3 до 8 м на линии Чум-Лабытнанги Северной ж.д., на

обходе г.Семикаракорска, в Белгородской области, Мартыновском районе, на трассе М4 Дон, в 2009 г. - путепроводы тоннельного типа в г. Сочи в Красной Поляне, в г. Курске, Краснодарском крае и др. [56,67].

В ближайшие годы в Российской Федерации планируется реализация государственной программы развития транспортной системы страны, в рамках которой будут реконструированы и построены автомобильные и железные дороги, мосты и тоннели, при возведении которых будут востребованы СМГЭ [77].

Реализация проектов строительства СМГЭ в России вызывает необходимость совершенствования нормативной базы, включая расчетные положения, т.к. ранее разработанные методики расчета относятся к СМГЭ малых пролетов до 3-5 м, что требует адаптации или пересмотру их применительно к большепролетным конструкциям этого класса.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ определяется увеличением масштабов строительства тоннельных развязок для движения в разных уровнях, где успешно могут быть применены СМГЭ.

Интерес к сооружениям из гофрированных элементов связан с достаточно большой скоростью их строительства и относительно низкой стоимостью. Однако современный опыт строительства большепролетных конструкций в нашей стране не всегда удовлетворителен, например, построенные в Санкт-Петербурге конструкции получили недопустимые деформации, как на стадии сооружения, так и непосредственно после ввода в эксплуатацию [93]. Полученные дефекты свидетельствуют о недостаточной проработке конструкции на этапе проектирования и несовершенстве методики расчета. По принятым в настоящее время методикам СМГЭ рассчитывают без учета последовательности возведения конструкции, что во многих случаях приводит к недопустимым деформациям.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИИ

Цель диссертации - установить закономерности в формировании напряженно-деформированного состояния (НДС) системы, состоящей из гиб-

кой гофрированной конструкции и окружающего грунта .засыпки на различных этапах строительства и эксплуатации с учетом конструктивных особенностей и технологии возведения. Для этого должны быть определены: рациональное очертание обделки, влияние основных параметров на НДС системы «обделка - грунтовый* массив» с последующей разработкой методики расчета на основе выполненных исследований.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследований:

- анализ существующих методов расчета СМГЭ на статические нагрузки;

- разработка конечно-элементных моделей системы «обделка - грунтовый массив»;

- исследование НДС системы «обделка - грунтовый массив» при воздействии статических нагрузок с учетом технологической последовательности возведения СМГЭ;

- анализ данных экспериментальных исследований;

- учет результатов экспериментальных исследований для корректировки теоретических исследований;

- разработка методики расчета СМГЭ на статические нагрузки;

- разработка рекомендаций по проектированию и возведению СМГЭ. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Методы исследований предусматривают комплексный подход, включающий научный анализ, обоснование и обобщение материалов по вопросам применения СМГЭ.

В теоретических исследованиях использовано математическое моделирование на основе метода конечных элементов (МКЭ). Разработаны численные плоские и пространственные конечно-элементные модели для расчета системы «обделка - грунтовый массив».

Выполнен анализ данных натурных исследований СМГЭ, проведенных в Финляндии, Польше, Американском Институте Металла и Стали (American Iron and Steel Institute) в Вашингтоне [45,79,81,109,113,114,118].

В диссертационной работе проанализированы данные натурных испытаний большепролетной конструкции из гофрированного металла, проведенные научно-производственной фирмой «Геоника - ПМ» и данные модельных испытаний, проведенных в рамках научной работы СибЦНИИС и научно-проектной фирмой «Атом-Динамик» и ООО «Гофра-2001»[88, 104]. НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:

- проанализированы данные теоретических и экспериментальных исследований СМГЭ;

- разработаны конечно-элементные модели системы- «обделка- грунтовый массив», в том числе впервые - объемные, с учетом технологии возведения конструкции;

- проведены теоретические исследования НДС системы «обделка - грунтовый массив»;

- обобщены результаты экспериментальных отечественных и зарубежных исследований работы СМГЭ. Полученные данные были использованы для корректировки теоретических исследований;

- разработана методика расчета СМГЭ на статические нагрузки и даны рекомендации по проектированию.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ заключается в разработке методики проектирования СМГЭ, включающей в себя:

- определение основных конструктивно-технологических параметров СМГЭ;

- разработку математических моделей системы «обделка — грунтовый массив»;

- характеристики НДС системы «обделка - грунтовый массив».

ДОСТОВЕРНОСТЬ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБОСНОВАНА:

- строгостью исходных предпосылок применяемых методов теоретических исследований;

- учетом требований действующих нормативных документов;

- использованием передовых разработок отечественных и иностранных организаций в рассматриваемой области;

- тестовыми расчетами НДС СМГЭ, сопоставленных с данными экспериментальных исследований, подтвержденных практикой строительства;

- хорошей для практических целей сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ. Результаты работы нашли применение при проектировании НИИМК МАДИ автодорожного тоннеля^ на трассе Москва-Белгород, в научно-исследовательской работе НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС, а также в учебном процессе кафедры «Мостов и транспортных тоннелей» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего^ профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» (Приложение I).

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Результаты исследований и основные научные положения диссертационной работы доложены:

- на научно - методических и научно- исследовательских конференциях МАДИ (ГТУ), 2003-2010 г.г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основные результаты диссертационной работы опубликованы в 8 научных статьях:

1. Маковский, Л.В. Перспективы применения стальных гофрированных конструкций в тоннелестроении/ Л.В.Маковский, С.В.Чеботарев, Е.Н.Петрова // Труды международной научно-практической конференции «Тоннельное строительство России и стран СНГ в начале века: опыт и перспективы». -М.:ТА, 2002.-С. 314.

2. Маковский, Л.В. Проектирование и научное сопровождение строительства автотранспортных тоннелей/ Л.В.Маковский, С.В.Чеботарев, Е.Н.Петрова // Методы и средства повышения надежности материалов и сооружений на автомобильных дорогах: сб. науч. тр. - М.: МАДИ (ГТУ), 2000.-С.12.

3. Петрова, E.H. Результаты расчетов свода из металлических гофрированных оцинкованных элементов ЗАО «Геотерра»/Е.Н.Петрова, Е.Б. Степаш-

ко// Проблема замены мостовых сооружений трубами большого диаметра или короткими тоннелями. Материалы технико-экономического совета Упрдор Москва - Харьков. Орел, 2000.- С. 12.

4. Петрова, E.H. Сооружения из металлических гофрированных элементов под насыпями автомобильных и железных дорог/ Е.Н.Петрова // Подземное пространство мира, № 1, 2001.

55. Петрова, E.H. К расчету металлических гофрированных конструкций/ Е.НПетрова // Методы и средства повышения надежности материалов и сооружений на автомобильных дорогах: сб. науч. тр. - М.: МАДИ (ГТУ), 2000. -С.30.

6. Петрова Е.Н: Применение программного комплекса NASTRAN для расчета гофрированных металлических конструкций.// Актуальные проблемы мостостроения и тоннелестроения: сб. науч. тр. — М.: МАДИ (ГТУ), 2001. -С.80.

7. Петрова, E.H. Исследования работы конструкций из гофрированного металла при строительстве искусственных сооружений/ Е.Н.Петрова // Исследования, мостовых и тоннельных конструкций: сб. науч. тр. - М.: МАДИ (ГТУ), 2006. - С.80.

8. Маковский, Л.В., Петрова E.H. Расчет большепролетных конструкций тоннелей из металлических гофрированных элементов/ JI.B. Маковский. Е.Н.Петрова //Наука и техника в дорожной отрасли,№2. - М.: МАДИ (ГТУ), 2011.- С.18.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы и четырех приложений. Полный объем работы составляет 136 страниц, включая 44 иллюстрации^ 10 таблиц. Список литературы включает 120 наименований, в том числе 20 иностранных.

Диссертация-выполнена на кафедре «Мосты и транспортные тоннели» Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения

высшего профессионального образования «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ)» под руководством члена-корреспондента РАЕН, к.т.н., профессора Л.В.Маковского.

ГЛАВА 1.КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯМ МЕТОДЫ РАСЧЕТА СМГЭ

1.1. Общие сведения о СМГЭ! Основные- конструктивно-технологические решения;

Перспективы развития строительной индустрии? вызывают необходимость совершенствования конструктивно-1 схнологических параметров искусственных сооружений, с . целью уменьшения! стоимости строительно-монтажных работ, конструкций, и сроков строительства. Решение этих вопросов возможно с использованием тонкостенных облегченных конструкций? искусственных сооружений; взамен массивных. Подобные тенденции? можно проследить во-всех областях строительства как гражданских, так и транспортных объектов;

В России металлические гофрированные трубы появились в 1875г. [40], и до начала 20 века применялись в качеств водопропускных труб, затем: подобные конструкции долгое время не применялись.

С 1962 по 1975 г. были проведены исследования ВНИИ транспортного строительства (ЦНИИС);по результатам которых выпущена Инструкция по проектированию [1] и; разработан ряд типовых проектов. В период с 1975 по 1979г. в системе Минтрансстроя? СССР было построено 4 тыс. водопропускных гофрированных труб диаметром 1,5-3 м (-12 тыс.т труб) на железных и автомобильных дорогах. Только на, БАМе было построено 3200 искусственных сооружений; из которых 2412 малых мостов и труб, из них 555 - металлических гофрированных.

В/» период с конца 70-х- начала. 80-х годов; применение в строительной практике гофрированных.труб и сооружений стало менее заметно,- т.к..такие конструкции? не: вошли в серийное производство, несмотря на это, исследования работы гофрированных труб-небольших диаметров под засыпкой; проводились [70-77].

Использование на практике таких конструкции до настоящего времени было; достаточно редким и составляло не более 4% от общего числа эксплуа-

тируемых труб по-Российской Федерации [63], что объясняется их малой изученностью в нашей стране и проблемой коррозионной стойкости таких сооружений. С конца 90-х годов в связи с реконструкцией дорог эту технологию вновь стали применять [56].

В'настоящее время» ведется^ активное внедрение в строительную практику гофрированных конструкций как малых, так и больших пролетов1 [15,61,88], основные сведениям которых представлены в табл. Г Приложения II.

За рубежом с конца 19 века и по настоящее время сооружения из гофрированных металлических элементов используются очень широко. В настоящее время металлические гофрированные конструкции применяют как в условиях севера (Канада, Аляска, Норвегия, Финляндия), так и в жарких странах Азии^и» Африки. Возводят их под насыпями высотой до 40 м в виде дорожных труб [112]. С 50х годов 20 века началось .строительство малых мостов, пешеходных, автодорожных и железнодорожных тоннелей. В последнее время область применения СМГЭ постоянно расширяется (табл. 1.1).

Совершенствование оборудования для производства гофрированного металла создает возможность изготовления различных видов гофрирования, делая конструкции пригодными для сооружений различного назначения. Так, применяются гофрированные листы с другими типами гофра, в отличие от обычных волнистых, для- возведения подпорных стен, устройства оболочек для повышения прочности фундамента и тела опор, сооружений для защиты от камнепадов [108-112], опалубок для строительства пролетных строений мостов и возведения плит перекрытий небольших пролетов [116].

По видам поперечного сечения сооружения из гофролистов можно разделить на замкнутые и незамкнутые конструкции. Незамкнутые конструкции, вследствие их большей гибкости, требуют усиления с применением железобетонных ребер, плит, дополнительных слоев гофра (рис. 1.1).

!

Таблица 1.1. Виды конструкций из металлических гофрированных элементов

Очертание Диапазон размеров Область применения по назначению

1 Круговое © В=0,15-7,9 м (В*=8,4-15,64 м -гофр 380x140 мм) Дорожные, безнапорные дренажные, канализационные трубы, коммуникационные и др. тоннели.

2 Эллиптическое, эл-липтичность-5% номинального размера В=0,20-6,4 м (перед приданием эллиптической формы) Дорожные, безнапорные дренажные, канализационные трубы, коммуникационные и др. тоннели.

3 Арочное с обратным сводом - » • В х Н =0,4 х 0,33 м -12,91 х 9,23 м Мосты при низком уровне воды в реках и ограничениях в высоте в свету, коллекторы, тоннели.

4 Арочное с вертикальными стенами и обратным сводом С л ч ; в В хН=1,72 \ 1,74 м-6,13 х 6,74 м Пешеходные и транспортные тоннели

5 Арочное без обратного свода Г > ..-а- В хН =1,82x0,545 м - 10,00 \ 4,95 м Мосты с небольшим высотным габаритом при широком зеркале водотока, пешеходные тоннели.

6 Эллиитическое (горизонтальный эллипс) и о <-в-—* В=2,10- 12,16 м Дорожные трубы, разделительные элементы, канализационные коллекторы для сточных вод, тоннели.

7 Грушевидное ( N V У п В=7,6 - 9,12 м Дорожные трубы, канализационные коллекторы для сточных вод, тоннели.

8 Арочное с подъемистым сводом В=6,08 - 13,68 м В*=15,11 м Дорожные трубы, канализационные коллекторы для сточных вод, тоннели, покрытия хранилищ с грунтовой засыпкой.

9 Арочное с пологим сводом В=6,08- 15,2 м Оболочки для водотоков малого сечения, трубы, сточная канализация.

10 Коробчатое .<-" 1 В=3,04- 7,90 м В*=15,028 м Оболочки для водотоков малого сечения, трубы, сточная канализация.

Также представляют интерес условия опирания сводов для разомкнутых конструкций.

Так, часто применяют фундаменты из железобетонных стен, которые могут быть как отдельно стоящими, так и объединенными в лотковую плиту. Интересен опыт строительства фирмы AIL (Канада) коробчатых и арочных сводов на гофрированном основании (рис.1.2). Совершенствование методов расчета конструкций приводит к возможности строительства сооружений больших размеров. По данным фирмы ARMTEC (Канада) построено свыше 2500 большепролетных сооружений (пролет до 21 м) на 5 континентах [108]. В качестве примера можно привести 4-полосную дорогу Coquihalla Highway в Канаде протяженностью 303 км, где построено 36 тоннелей и 2 большепролетных моста из гофрированных элементов. Наиболее интересные примеры из практики представлены в Приложении II (табл. 2 и 3).

/

Рис. 1.1. Виды усиления СМГЭ незамкнутого очертания: 1 — железобетонные балки усиления; 2 - железобетонные короба; 3 — дополнительный слой гофрированного металла; 4 - металлические арки усиления; 5 - фундаментный блок

Рис. 1.2. Виды опирания СМГЭ:

1 — железобетонный блок; 2 - металлическая гофрированная конструкция; 3 - металлический гофрированный лоток

Максимальные диаметры замкнутых труб сейчас не превышают 15 м, а незамкнутые конструкции могут иметь пролеты до 21 ми высоту стрелы подъема до 6 м.

При устройстве оголовков также применяют различные типы конструкций: для водопропускных сооружений - раструбные, портальные, вертикальные или скошенные торцы труб, для транспортных сооружений - вертикальные или скошенные торцы с креплением оголовка или без; дополнительные железобетонные оголовки и основания их портальной части (рис. 1.3).

Конструкция СМГЭ состоит из волнистых стальных листов с различным шагом гофров заводского изготовления, скрепленных между собой высокопрочными болтами. Болтовые соединения работают за счет сил трения, усилие натяжения болтов до 80кН. Для болтов используют стали высокой прочности 35Х и 38 ХА по ГОСТ 4543-71*; сталь 45; допускается применение сталей марок 20,30, и 35 по ГОСТ 1050-80*[6].

/ >_.,5 / ' |_Г-7'1Г

Хгле? ТГЮЬН 1' / 1 1

_.______' ' I )

о^птодо!

I

Рис. 1.3. Портальный участок тоннеля из гофрированных элементов

Большепролетные конструкции из гофрированного металла собирают из волнистых листов стандартной ширины, изогнутых по заданному радиусу. Основными типоразмерами гофра, применяемыми для тоннелей из гофрированных элементов, являются гофры 150x50 мм и 400x150 мм с толщиной листа от 3 до 7 мм. В отечественной практике в основном используются стали 15сп, 09Г2Д [1,4-6], предел текучести которых 240 МПа и 310 МПа соответственно, предел прочности - 400 и 450 МПа.

Важнейшее обстоятельство, определяющее качество сборки, — правильное взаимоположение элементов в звене (в продольных стыках звеньев). Взаимное расположение элементов в продольных стыках всех звеньев должно быть однотипным. Это достигается тем, что один конец элемента накладывают изнутри трубы, а другой снаружи. В местах стыковки трех элементов не должно быть соприкосновения двух из них, входящих в одно звено. При этом надо, чтобы болтовые отверстия второго от кромки листа ряда (с внутренней поверхности трубы) находились на гребнях гофров, направленных внутрь трубы (рис. 1.4).

Рис.1.4. Продольный стык элементов: а — правильный; б — неправильный: 1 - внутренний лист; 2 - наружный лист

Как правило, в нашей стране сборка замкнутых конструкций ведется в предварительно обустроенном котловане открытым способом. Реже применяется закрытый способ строительства.

В зарубежной практике строительства сборка СМГЭ ведется аналогичными способами. Закрытый способ используется для СМГЭ от небольших диаметров до значительных размеров обделок шахт [112]. В Канаде имеется опыт строительства обделок шахт из гофрированных листов особой формы с внутренними стыками. При этом разработка породы ведется закрытым способом вручную с помощью малой механизации [119]. Кроме того, в США предложен способ укладки труб в уже готовые насыпи, путем надвижки их с помощью домкратов по аналогии с методом продавливания тоннельных секций [40].

Сборка незамкнутых большепролетных конструкций осуществляется, в основном, последовательным монтажом полуколец свода с последующей их установкой на фундамент. Если же собирается замкнутая большепролетная конструкция, то в первую очередь монтируют лотковую часть до линии наибольшего диаметра по горизонтали, после чего устанавливают секции арки свода (рис.1.5).

Рис. 1.5. Технологическая схема строительства тоннеля из металлических гофрированных элементов.

1,11 - разработка и планировка выемки, III - устройство подушки из ПГС, IV-VI - монтаж СМГЭ с последовательной

засыпкой и уплотнением грунта засыпки. ..'.'•

Засыпка - одна из наиболее ответственных операций. Грунт насыпи рядом с тоннелем является: частью искусственного сооружения,, воспринимающей наряду с: металлической конструкцией все внешние нагрузки; т. е. вес насыпи; и дорожного транспорта. Причем эти нагрузки передаются на грунт не только непосредственно в виде вертикальных сил, но и через" конструкцию тоннеля-в;. виде: горизонтального давления; Недостаточная« плотность ж большая! дефор-мативность грунта рядом с конструкцией могут оказаться причиной ее повышенных деформаций и даже разрушения.

Засыпка?тоннеля; производитсяшесчаным; или крупнообломочным^ (гравийным, дресвяным, галечниковым, щебенистым): грунтом; в> котором не должно быть частиц крупностью 50 мм и больше: Мелкие, пески разрешается применять с некоторым ограничением. Властности, они не должны содержать; частиц.размером меньше 0,1 мм больше 10%, в том числе глинистых (меньше 0,005 мм) больше 2%. Не допускается применять в качестве засыпки пылева-тый песок, т. е. песок, у которого масса частиц крупнее ОД мм составляет меньше 75%.. Такие требования, к материалу засыпки относятся к: насыпи? в> пределах- грунтовой призмы. Остальную часть> насыпи в районе объекта отсыпают из грунта; предусмотренного проектом производства земельных работ. [6];

Особое внимание уделяют уплотнению грунта. Степень уплотнения грунта засыпки должна быть не меньше 0,95 максимальной стандартной плотности при оптимальной его влажности [6]. Также в ходе строительства по данным, компрессионных испытаний определяется модуль деформации? грунта, который» для грунта засыпки должен соответствовать проектным рекомендациям.

К настоящему времени обширный опыт применения^конструкций: из металлических гофрированных элементов накоплен в Канаде, Финляндии; США, Японии; Швеции, Италии и др. [85,86 ].

Масштабность применения гофрированного металла можно оценить.на примере компании АЛМТЕС (Канада). Эта компания1 использует в год до

60000 т металла, имея при этом в своем составе 22 завода. Общегодовой объем выпуска гофрированных конструкций только в Канаде в 1977г. составлял 100 тыс. т, тогда как на 2000-2001 г. составил 200 тыс. т в год. В США в 1975г. ежегодный выпуск гофрированного металла составлял 500 тыс. т на 135 заводах [116].

На сегодняшний день существует огромное количество компаний, занимающихся-гофрированным металлом. Многие компании объединены в.крупные общества; работающие по всему миру, такие как ассоциации 1ЧС8РА, С8Р, А1Ш и др.- По данным ТЧСБРА на июнь 2000г. в состав ассоциации входили 32 организации-изготовителя и 30 организаций, занимающихся и изготовлением, и строительством конструкций, среди которых У1аСопАВ (Финляндия), А1Ь (Канада), АГШГГЕС (Канада), ТиЬоз1с1ег (Италия) и др.

По данным литературных источников, может быть достигнут экономический эффект от применения СМГЭ от 30 до 70% по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями [53,56,67] (см. Приложение IV). Несмотря на больший расход стали по сравнению с железобетоном* (на 10-15 %), применение СМГЭ снижает сметную стоимость строительства в 1,5-2 раза, масса привозных материалов уменьшается в 30-40 раз, транспортные расходы снижаются более, чем в 8 раз, трудоемкость возведения уменьшается в 2-4 раза [69,77]. По данным компании "УтСоп, реализующей СМГЭ в России, при замене малых мостов на арки и трубы большого диаметра затраты на строительство снижаются в 2-4 раза, при строительстве труб среднего диаметра до 3-4 м экономия достигает 50%, при строительстве водопропускных труб до 2м диаметром - 10-30%.

1.2. Развитие методов расчета стальных гофрированных конструкций во взаимодействии с грунтом засыпки

Развитие методов расчета конструкций тесно связано с достижениями в области строительной механики, механики грунтов и их взаимного сближения.

В настоящее время существуют различные методы расчета, что позволяет сделать выбор одного из них, который был бы приемлем для конкретного случая проектирования. Рассматривая развитие теории расчета подземных конструкций в деформируемых средах, можно условно выделить три основных направления.

1. Инженерные методы расчета на основе строительной механики и механики грунтов (на заданные нагрузки).

2. Аналитические методы расчета системы «обделка - грунтовый массив» на основе механики сплошной или дискретной среды.

3. Численные методы, реализующие математические модели подземных сооружений в виде контактного взаимодействия и совместной работы системы «обделка - грунтовый массив».

Сооружения из металлических гофрированных элементов отличаются от других подземных конструкций тем, что являются гибкими [34]. В отличие от жестких конструкций, которые полностью воспринимают нагрузку от грунта и транспортных средств, гибкие конструкции реализуют в полной мере идею совместной работы системы «обделка - грунтовый массив». Для расчета СМГЭ используют методы, первоначально разработанные для расчета подземных сооружений и впоследствии адаптированные к расчету гофрированных конструкций [20].

1.2.1. Методы расчета на основе строительной механики и механики грунтов

Данные методы расчета основаны на определении усилий в конструкции под воздействием заданных нагрузок. Для расчета обделки необходимо предварительно определить действующие нагрузки от грунта и транспортных средств. Далее расчет сводится к применению различных методов строительной механики, начиная от самых простых (расчет упругого кривого бруса) и последовательно до более сложных методов сил или перемещений, позднее реализованных в методе «Метропроекта» с учетом грунтового основания по гипотезе Фусса-Винклера [60].

Развитие методов расчета СМГЭ идет от простых расчетов по способу Фельдта-Грыжевского, Леви, Ясевича, Головина, Прево Р., Шпенглера М1, A.A. Герцога, Г.К. Клейна, В.А. Ярошенко [40,54], где'конструкция рассчитывается под* заданными нагрузками от грунта без учета его упругих свойств; при этом вертикальная нагрузка уравновешивается такой же по величине в уровне лотка, до более трудоемких методов C.B. Виноградова, Б.Г. Галеркина, П.М. Емельянова, В.М. Лисова [34,59,22] с учетом упругой реакции грунта в качестве винклерова основания, в основу которых положен метод расчета O.E. Бугаевой (рис. 1.6).

i i ! i i i П

T ▼▼▼ -i

Рис. 1.6. Расчетная схема круговых обделок по методу O.E. Бугаевой: q - вертикальная нагрузка на уровне шелыги, ql - упругий отпор грунта

По методу O.E. Бугаевой: М00= 0,25 qr2(l-0.056 п),

(1.1) (1.2)

(1.3)

(1.4)

п=1/ (0.06416+(EY/kr4)), 1-0,056 п

где Моо- момент в замке, Moi - момент в лотке, к - коэффициент постели, q - интенсивность нагрузки, г — радиус кольца, El — изгибная жесткость кольца.

Дальнейшие расчеты C.B. Виноградова, П.М. Емельянова использовали уточнение метода O.E. Бугаевой введением других коэффициентов для основной части формулы. При этом модель грунта принята по модели Винклера с двумя коэффициентами жесткости упругого основания.

Применение метода «Метропроекта» позволяет быстро получить результирующие усилия и характер деформаций (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Расчетная схема метода «Метропроекта»: q - вертикальная нагрузка на уровне шелыги; , q2 - горизонтальная нагрузка от грунта; 1-9 — расчетные узловые точки обделки; 10 — упругие опоры

Сущность метода «Метропроекта» заключается в замене криволинейного очертания обделки ломаным, сплошной нагрузки - сосредоточенными си-

лами в узлах, а упругой среды - упругими опорами, приложенными во всех вершинах многоугольника в предполагаемой зоне упругого отпора. Зона упругого отпора уточняется в процессе расчета путем последовательных приближений, исключением тех опор, где получены растягивающие напряжения. Усилие, приложенное в качестве реакции грунта, рассчитывают с учетом коэффициента упругого отпора. Более подробно метод «Метропроекта» рассмотрен в главе 2.

Для гофрированных конструкций метод «Метропроекта» совершенствовался В.Н. Абрамовым, A.A. Потапкиным, К.Б. Щербиной, O.A. Янковским, с разработкой программ для расчета конструкций диаметром до 3 м из гофрированных элементов арочного и кругового очертания [35,63,103,14]. Для арочных конструкций из гофрированных элементов более 3 м расчеты были проведены М.В. Фрезе [93]. Новым по отношению к методу «Метропроекта» в этих методах является учет физически и геометрически нелинейной работы конструкции и грунта, что учитывается введением двух коэффициентов постели и возможным образованием пластических шарниров.

Метод «Метропроекта» и аналогичные ему приближенные методы расчета стержневых систем в условиях действия упругого отпора являются наиболее функциональными для проектирования подземных конструкций. Достоинства этих методов заключаются в быстроте получения результата, наглядности характера деформирования конструкции, достаточно точной оценки работы обделки и грунта и являются общепризнанными. Существенным недостатком метода «Метропроекта» является использование коэффициента упругого отпора грунта для определения жесткости упругого основания. Данные литературных источников позволяют оценить его значения [8,1012,21,23,28,66], но они разнятся иногда на порядок, что приводит к вычислению результирующих усилий с аналогичным расхождением полученных значений.

1.2.2. Методы расчета на.основе теории оболочек

Отдельным направлением расчета гибких конструкций является теория оболочек, которая рассматривает оболочки под действием внешних нагрузок. Она разработана для различных оболочек: гладких сферических, гладких, цилиндрических, гладких и волнистых сводов, пластинок, складок. Теорию оболочек подразделяют на моментную (учитываются изгибающий и крутящий моменты), безмоментную' (не учитываются моменты), полубезмоментную (симбиоз первых двух) [25,55].

Моментная теория оболочек получила развитие в работах В.З.Власова, А.Л.Гольденвейзера, И.Е. Милейковского, В:В: Новожилова, безмоментная - в работах А.Р: Ржаницына, Ю:Н. Работнова, В.В. Соколовского [16].

Широко>применяемая-в*инженерных расчетах полубезмоментная теория оболочек, рассмотрена в,трудах В.З. Власова, A.A. Гвоздева, H.H. Леонтьева, И.Е. Милейковского и других [71].

Нелинейная теория оболочек рассматривает геометрическую нелинейность (задача больших прогибов), и физическую нелинейность-материала оболочек. Эта' теория представлена в работах Х.Н. Муштари, A.A., Ильюшина, Ю.Н; Работнова [36]. Вопросам устойчивости оболочек посвящены труды Э.П. Аксельрада, A.C. Вольмира, С.Н. Кана, В.В. Новожилова, [37,16,51].

Отдельное направление в теории оболочек составляют исследования работы складок, многоволновых оболочек, ребристых цилиндрических оболочек Д.В. Вайнберга, В.З. Власова, И.Е. Милейковского, В.Флюгге [91]. Учет в расчетах ребер ведется для схемы гладких конструктивно-ортотропных оболочек, когда жесткость дискретных ребер распределяется по всей поверхности оболочек. Расчет многоволновых оболочек [27] дает результаты, отличные от расчета отдельно стоящей оболочки, поэтому расчет подобных типов оболочек является отдельным направлением исследований. Качественные расчеты показывают, что на работу многоволновых оболочек существенно влияет учет податливости диафрагм. Жесткость диафрагм оказывает влияние на перерас-

пределение усилий по всей поверхности оболочек. Из-за податливости контура в месте сопряжения оболочек возникают усилия растяжения, которые распространяются до центральной части оболочек.

Все вышеперечисленные методы расчета оболочек предусматривают учет внешних нагрузок, т.о. грунт может быть учтен только как внешняя нагрузка. Учет контактного взаимодействия конструкции с грунтом в теории оболочек рассмотрен в работах В.И. Гуляева, Б.Я.Кантора, Г.И. Львова [52]. Расчет пространственной оболочки, взаимодействующей с грунтом на основе аналитических решений общей моментной теории упругих тонких оболочек, был проведен в работе Д.Р. Асратяна, при этом грунт учтен введением нормального и касательного коэффициентов упругого отпора [19]. Нелинейный расчет цилиндрических оболочек для задачи устойчивости с учетом контактного взаимодействия с грунтом приведен в работе Б.Я. Кантора [52].

Оболочки подразделяют на толстые t>= (l/5-l/8)Lmin, тонкостенные при 1/200L min< t < l/8Lmin, тонкие t < l/200Lmin, где t - толщина оболочки, L min - минимальный генеральный размер.

Тонкие оболочки, в свою очередь, могут быть гибкими, т.е. способными к упругим, восстанавливающимся деформациям, и мягкими - надувными или сетчатыми. Гибкие оболочки представляют собой отдельный класс тонких оболочек, таких как упругие элементы приборов, в том числе с гофрировкой, спирали, тонкостенные трубы и др.[16,17].

При рассмотрении задач теории гибких оболочек с использованием гофра можно выделить два направления: устойчивость и прочность. Вопросы устойчивости исследовались в работах Э.В. Антоненко, Д.В. Вайнберга, Г.Л. Комиссаровой для продольно гофрированных оболочек и Э.А. Аксельрадом для пластин и гибких стержней с пологой гофрировкой [16,31]. Можно выделить диаметрально противоположные полученные результаты по оценке общей устойчивости. Характерной для гофрированных конструкций является потеря местной устойчивости в пределах искривления осей рядом стоящих

гофров [25,97]. Вопросы прочности решались для продольно гофрированных оболочек в работе Д.В. Вайнберга [31]. Наиболее полные исследования по оценке влияния гофра на работу конструкции проводились для- мембранных чувствительных элементов-приборов в.работах B.JI. Бидермана, JI.E. Андреевой и A.C. Вольмира [16,17]. Рассматривались круглые пластинки-с радиальным пологим гофром под действием^поперечной нагрузки. При сравнении,результатов можно сказать о существенном влиянии гофра"для небольшой пластины из трех радиальных гофров,- где высота гофра превышает его толщину более, чем в два раза, т.е. задача носит пространственный характер. Также качественная- картина распределения моментов по отношению к гофрам повторяет очертание самих гофров, но сопоставления с плоской мембраной нет. Таким образом, можно констатировать, что, в основном, для расчета прочности-и устойчивости для гофрированных оболочек вне зависимости от расположения гофрировки (продольной или поперечной) пользуются теорией Д.Р.' Вайнберга по* расчету обычной гладкой ортотропной оболочки с перераспределением жесткостей по всей поверхности оболочки. А тщательное изучение влияния гофра необходимо при оценке местной устойчивости оболочки с гофрировкой. Эта задача требует отдельного рассмотрения применительно К" СМГЭ, что-не входит в рамки данной работы.

1.2.3. Методыфасчета на основе теории сплошной среды

Подземные сооружения могут быть рассчитаны на основе применения методов,теории сплошной среды.

Впервые в нашей стране задачу о взаимодействии системы «подземное сооружение — упругий слой» решил в 1934 г. С.С. Давыдов, который предложил два*теоретических направления. Первое, рассмотренное в п.1.3.1, основано на использовании теории Фусса-Винклера, второе — использует принцип линейной деформации и математического аппарата теории упругости. В дальнейшем каждое направление получило свое развитие в работах ряда ученых.

Методы расчета с использованием аппарата теории сплошных сред были разработаны и совершенствуются в работах Ю.Н. Айвазова, В.Ш. Барба-кадзе, И.В. Баклашова, Н.С. Булычева, С.С. Вялова, Б.Г. Галеркина, Ю.К. За-рецкого, Б.А. Картозия, М.М. Кондаурова, И.В. Родина, JI.H. Рассказова, H.H. Фотиевой и др. [13,22,41,92], что привело к созданию нового научного направления — механики подземных сооружений.

Грунт является ярко выраженным дискретным телом, но для описания его свойств может успешно использоваться аппарат механики сплошной среды. Критерии использования этого аппарата были установлены Н.М. Герсева-новым [41]. В механике подземных сооружений массив грунта представляют в виде упругого полупространства сплошной среды [29,30,90]. Сплошная среда является континиумом, непрерывно заполняющим некоторый объем. Основные свойства модели массива: сплошность, однородность, изотропность, деформируемость. Основные характеристики системы «обделка-грунтовый массив» - коэффициент общих деформаций и коэффициент Пуассона. Расчетная модель состоит из полупространства, ограниченного дневной поверхностью и границами обделки (рис.1.8). Грунт и обделка претерпевают совместные деформации без возможности отрыва грунта от обделки.

Рис.1.8. Расчетная схема обделю! тоннеля в массиве пород (полупространстве):

Е, Е1 - модуль деформации грунта и материала обделки; ц, Ц1 - коэффициент Пуассона грунта и материала обделки

/i^ ^ ^ ///

- ;м

Модель грунта как упруго;, однородного и изотропного полупространства соответствует формуле 1.5, где связь между перемещениями среды в точке с координатами (х,у) и реактивным давлением р принимается в виде:

ОО 00

ш=11 (1.5)

— ОО— 00 '

где, К- некоторое: ядро- преобразования,, вид которого определяется решением задачи о загружении полупространства': единичной: силой, ц; - приращение координат расчетных точек. .

К основным достоинствам этих методов можно отнести получение в результате расчетов поля напряжений в массиве грунта окружающего обделку, а не только напряжения в грунте в зоне действия упругого отпора, что характерно для метода «Мётропроекта». Таким образом; инженер-проектировщик может наглядно ¡ представить образование в массиве грунта полей напряжений^ исключая необходимость рассчитывать нагрузку на обделку.

Сложность расчета такими- методами заключается! в получении растягивающих напряжений в грунте при деформации обделки внутрь выработки под действием собственного веса массива, т.к. нет возможности получения безотпорной; зоны.. Устранение указанного недостатка привело к возникновению гибридных методов, когда обделка и грунт объединены посредством контактного слоя. Примером подобного метода может служить модель ЦНИИС, разработанная В.А. Гарбером, М.Г. Дмитриевым^ Чеботаевым и др. [39].

Использование методов механики сплошной среды при расчете СМГЭ осложняется необходимостью учета накопления напряжений при учете последовательности засыпки: и получением растягивающих напряжений в грунте над обделкой. Таким образом, для практических целей может быть рекомендован гибридный метод, объединяющий метод механики подземных сооруже-ний,и;метод «Метропроекта».

1.2.4. Численные методы расчета

Развитие компьютерной техники привело к созданию численных методов, таких как МКЭ, МГЭ, МДЭ и гибридных методов. Самым распространенным является МКЭ - метод конечных элементов.

МКЭ - это результат слияния матричных методов строительной механики и вариационно-разностных методов теории упругости, является универсальным методом решения дискретных и континуальных задач.

Матричная форма расчета и вопросы использования ЭВМ получили развитие в работах P.O. Бакирова, В.III. Барбакадзе, В.Д. Вайнберга, A.C. Городецкого, К.И. Дзюбы, Б.Я.Лащенникова, H.H. Шапошникова, С.Б. Ухова и др. [32,43,96]. Теория МКЭ представлена в трудах О.К.Зенкевича. Л.Сегерлинда, Д.М. Шапиро, А.Б. Фадеева, В.А. Хечумова и др. [21,22]

Применение МКЭ к расчету'подземных сооружений представлено в работах A.M. Белостоцкого, А.Л. Гольдина, Д.М.Голицынского, Е.А. Демешко, Д.Б. Долотказина, Ю.К. Зарецкого, М.Г. Зерцалова; С.Б. Косицына, Л.Н. Рас-сказова, Ю.С. Фролова, В.В. Чеботаева, А.Г. Шашкина, В.И. Шейнина, Е.В. Щекудова, П.Б. Юркевича, С.А. Юфина и др. [46,50,58,82,105,102].

Метод конечных элементов является численным методом решения дифференциальных уравнений. В этом качестве он служит и методом построения, математической модели и методом ее исследования. Основная идея.МКЭ состоит в том, что непрерывная- величина, то есть величина, определенная бесконечным числом значений, на рассматриваемой области аппроксимируется дискретной моделью. Последняя строится на множестве кусочно-непрерывных функций, определенных на конечном числе подобластей. Непрерывная величина может быть скалярной или векторной, например вектор перемещений. Для заданной величины, пусть поля возможных перемещений (v), определяется минимум полной потенциальной энергии системы, П(у) согласно формуле:

n(v)= U(v)-W(v), (1.6)

где U - потенциальная- энергия деформации, W- потенциал внешних нагрузок. Точное нахождение минимума П(у) эквивалентно точному решению дифференциального уравнения теории упругости, которое является бесконечномерной задачей. Замена задачи п-мерной, т.е. дискретизация модели ведется,за-счет образования узлов, в которых-должны быть определены значения функции. Алгоритм основан на методе Релея-Ритца, вводится п пробных функций: v=Vi, v=V2. ..v=V3. В классе возможных линейных комбинаций« V=yiV+...+ynVn вычисляется такая частная комбинация v^i^Vi+...+ипУ,!, которая* минимизирует П(У). Путем преобразования* системы в матричный вид» переходим к основному уравнению для неизвестных гшраметровРитца в виде:

[K]{u}={R}, (1.7)

где матрицей неизвестных коэффициентов является глобальная матрица жесткости^ конструкции [К], неизвестным вектором - вектор перемещений {и}, а в правой части находится вектор нагрузки{R}. Поскольку поле перемещений внутри каждого элемента однозначно определено - его функциями формы-и-значениями перемещений в его узлах, после решения системы (1.7) можно вычислить деформации и напряжения для всех элементов.

Применение МКЭ позволяет проводить исследование конструкций на математической модели сооружения (рис. 1.9). Модель является математическим представлением реального объекта в масштабе 1:1с получением объемного эффекта в случае решения пространственной задачи.

Система «обделка-массив» рассчитывается совместно, но в отличие'от методов теории упругости и обделка, и массив разбиваются на конечные элементы, в узлах которых происходит передача усилий. Для решения плоских задач используют плоские элементы, для пространственных - тетраэдриче-ские, кубические и др. Современные программные комплексы, такие как COSMOS, ANSYS, NASTRAN, PLAXIS и др. позволяют реализовать МКЭ как в плоской, так и в объемной постановке с учетом физической и геометрической нелинейности задачи [7,101,105].

Рис. 1.9. Математическая модель СМГЭ

Пространственные задачи очень трудоемкие в решении, полученные результаты сложно воспринимаются для решения инженерных задач, т.к. результатом являются напряжения, которые необходимо перевести в соответствующие усилия. Но для научных целей объемные задачи наглядно представляют картину НДС конструкции. Для решения геомеханических задач сложность представляет моделирование грунта, т.к. грунт может обладать нелинейностью и консолидацией при длительных нагрузках. Отдельным направлением моделирования грунта является создание контактных слоев, которые могли бы обеспечить отсутствие растягивающих напряжений в грунте.

Расчеты плоской задачи МКЭ применительно к СМГЭ были выполнены М.Г. Катоной, Дж. В ас л е стад ом, Ф.С.Балсоном, М.К.Маквеем, Д.М.Дунканом и др. [74,79,80,81,109,113,114,118]. Проведенные исследования моделировали СМГЭ в виде бинарной системы, где грунтовые элементы моделировали и по упругой модели, и по нелинейной. Полученные результаты использовались для сопоставления с натурными данными на построенных объектах США и Канады, затем наиболее совпадающую модель принимали к дальнейшему

проектированию на? данном i объекте, но в принцип нормативного проектирования СМГЭ не заложен обязательный конечно-элементный расчет. В практике строительства гофрированных конструкций> за рубежом максимально используют принцип мониторинга объекта, как на стадии строительства, так и в процессе эксплуатации.

В исследованиях, проведенных Д.М. Дунканом для элииптической формы на мосту Таймс-Вэлли в Сан-Франциско, детально изучено влияние уплотняющих нагрузок бульдозером и виброкатком. В качестве расчетной схемы выбраны три модели грунта с разными характеристиками, засыпка моделирована послойно, нагрузка от уплотнения приложена на каждой стадии отдельно и деформированная' схема взята в качестве начальной стадии для каждого из последующих расчетов. Таким образом установлено, что перемещения-от уплотнения составляет 50% от общего перемещения [79].

Катоной М.Г. былишроведены исследования большепролетных арок из гофрированных элементов с высоким и низким профилем и сопоставлены с замкнутым эллипсом того же типо-размера гофра. В исследовании были оценены: влияние жесткости грунтовой засыпки, формы и жесткости конструкции, влияние усиления конструкций (балка бокового давления, грунтовый ящик над сводом, ребра жесткости), влияние способа нагружения. Сравнение проводилось также по применяемой исходной теории, заложенной в расчет: больших или малых деформаций. Расчет проводился по программе ADINA и CANDE, реализующими МКЭ, при этом грунт и конструкция моделировались единым полупространством без возможности получения безотпорной зоны [74].

Выводы, полученные Катоной М.Г.

1. Решения, полученные по теории больших и малых деформаций несущественно (около 8%), поэтому в дальнейшем его можно не учитывать.

2. Для постадийного расчета или расчет на окончательной стадии в грунте наблюдаются растягивающие усилия, и фактически влияние послойно-

сти засыпки не наблюдается только при уровне засыпки, превышающим высоту конструкции в два раза, т.о. стадии надо учитывать.

3. Уплотняющие нагрузки существенно влияют на работу СМГЭ, даже больше, чем вес грунта засыпки.

4. Прогиб управляется непосредственно жесткостью грунта, в то же время боковое давление ощутимо не изменяется.

5. Жесткость обделки при сравнении гофра 150x50мм и 100x10мм на характер прогиба не влияет.

6. Жесткость грунта преобладает над жесткостью СМГЭ и обусловливает деформированную схему.

1.2.5. Нормирование методов расчета СМГЭ

Основным нормативным документом по проектированию гофрированных труб до 2009 г. являлся ВСН 176-78 [1], который в 2000-2009 г.г. был переработан и заменен на ОДМ 218.2.001-2009 «Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий» [6]. Нормы ОДМ 218.2.001-2009 разработаны для строительства СМГЭ от малых размеров, применяемых для водопропускных труб до большепролетных конструкций до 18 м, при этом арочные разомкнутые сечения должны быть запроектированы с учетом СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы».

В основу расчета СМГЭ положен метод расчета по предельному равновесию, ранее принятый в Американских нормах, который реализует идею деформационного критерия разрушения:

^ = 0

# > о-8)

где ШДО — уменьшение вертикального диаметра трубы от действующей на нее вертикальной нагрузки q (рис.1.16).

Ч

({пред

сЦЖ=0

^^^ ^ ДО

'прс^

Рис. 1.10. Диаграмма зависимости поперечных деформаций от нагрузки: q- вертикальная нагрузка, f — деформация

Упругий отпор грунта, обеспечивающий равновесие системы, возрастает с увеличением вертикальной нагрузки ц и нарастанием поперечных деформаций до тех пор, пока не наступает качественное изменение статической схемы конструкции. Дальнейшее развитие поперечных деформаций не приводит к увеличению отпора грунта и равновесие системы нарушается: деформации концентрируются в верхней части конструкции, в безотпорной зоне, и резко нарастают без увеличения нагрузки; происходит сплющивание трубы. Из диаграммы на рис. 1.16 следует, что при некотором значении я=япред деформация конструкции нарастает и этот момент соответствует предельному равновесию конструкции и полному исчерпанию ее несущей способности, а сопутствующие предельному равновесию нагрузка и деформация служат показателями предельного состояния конструкции или нормативными характеристиками критерия ее разрушения [103].

Условие, гарантирующее конструкцию в эксплуатации от наступления первого предельного состояния, характеризуемого предельным статическим равновесием взаимодействующей системы «обделка — грунтовый массив», удовлетворяется неравенством д < др, где д - интенсивность вертикального

давления грунта на конструкцию« от постоянных и временных нагрузок с учетом коэффициентов надежности по нагрузке согласно действующим нормам;

¿/р - расчетная несущая способность конструкции в грунте, т.е. интенсивность предельно допустимой нагрузки из условия предельного статического равновесия рассчитываемой системы.

Расчетную несущую способность конструкции <7р (кгс/смт) определяют по формуле:

др = Кувд1р, (1.9)

1 "7 1 1П"4

где к =1+ ' - коэффициент увеличения несущей способности кон-

ук 4с

струкции за счет упругого отпора окружающего грунта;

Щ» _ расчетная несущая способность конструкции вне грунта, х'р 0,25Л2

кгс/см2;

¡V - момент сопротивления продольного (вдоль конструкции) сечения брутто стенки на единицу длины трубы, см /см;

Я - радиус конструкции по средней линии гофров, см;

——— - обобщенный показатель жесткости взаимодействующей

о2Еп,

Л

системы «обделка - грунтовый массив» см /кгс;

Етр - компрессионный модуль деформации грунта засыпки, принимаемый на основе компрессионных испытаний в одометре при интервале давлений 0,5-1 кгс/см".

Перед компрессионными испытаниями грунт требуется уплотнить до 0,95 максимальной стандартной плотности. Типовой проект должен предусматривать модуль общей деформации грунта засыпки в интервале 50-600 кгс/см2.

Вторым расчетным критерием является расчет устойчивости. Расчет конструкции на общую устойчивость формы поперечного сечения производят из условия сжатия равномерно распределенным по периметру нормальным давлением грунта засыпки, принимаемым равным расчетной интенсивности q вертикального давления на конструкцию от постоянных и временных нагрузок.

Условие устойчивости удовлетворяется неравенством

N

(1.10)

q)F

где N = — - расчетное осевое сжимающее усилие на единицу длины 2

стенки конструкци, кгс/см;

F - площадь продольного сечения стенки на единицу длины конст-рукци см /см;

т2 - коэффициент условий работы, учитывающий условность расчетной схемы и начальные несовершенства конструкции, принимается равным 0,7;

Rq - основное расчетное сопротивление стали при действии осевых сил, кгс/см2;

= ~ коэффициент понижения несущей способности, вводимый стТ

для предотвращения потери устойчивой формы равновесия гибкой конструкции в упругой грунтовой среде;

ат - предел текучести стали, кгс/см ;

акр - критическое напряжение в стенке конструкции, кгс/см , которое следует принимать:

<т = 12Е , если X > Xq; /i~

акр = а - ЬХ, если XJ2 <X<Xq\ оКр = от, если Х<Хо/2; постоянные а и b, а также предельное значение гибкости Х0 принимаются в зависимости от марки стали: для стали 15сп (ап ц. = 2000 кгс/см2; ат = 2400 кгс/см2): а = 2800 кгс/см2; Ъ = 7,14 кгс/см2; Ао = 112; для стали 09Г2Д (ап.ц. =

2600 кгс/см2; ат = 3100 кгс/см2): а = 3600 кгс/см2; b = 10,2 кгс/см2; Xq = 98;

6 2 Е=2,1-10 кгс/см

- модуль упругости стали; <W - предел пропорциональности стали;

Д= - гибкость трубы;

г -радиус инерции продольного сечения стенки трубы, см;

к} - коэффициент гибкости, принимаемый« по табл. В1 Приложения В [6]

.в зависимости от геометрического параметра?— и модуля деформации грунта

засыпки Е,р. ..; ..•'■'"•,■ "■••• . :

Кроме того; ограничивают деформации на-стадии-строительства и? предусматривают расчет напряженно-деформированного, состояния конструкции/; по действующим программным- комплексам; реализующим метод конечных, элементов. . •

Таким образом, главным критерием расчета СМГЭ является предельное статическое равновесие конструкции; для; которого расчетные формулы: были получены при математической, обработке данных натурных исследований гофрированных труб диаметром 1,86-м, и результатов расчетов НДС по методу «Метропроекта» для труб 1, 2 и 3 м и лабораторных исследований труб; I и 0.8 м, проведенные в ЦНИИС [103].

Разнообразие форм, СМГЭ; а также размеров конструкций ставит задачу о приведении« в. соответствие данных расчетных критериев, полученных исключительно для труб и адаптации'1 их к большепролетным СМГЭ. Но так как зависимости получены при расчете конструкции на: устойчивость, а данная работа ограничена статической задачей, то вопрос о предельно допустимой деформации не входит в рамки работы.

Выводы. Задачи исследований.

Анализ опыта применения гофрированных конструкций в нашей стране и за рубежом, а также основных тенденций развития методов их расчета позволяет сделать следующие выводы.

1. Развитие дорожной сети связано со строительством искусственных сооружений для; пересечений дорог в разных уровнях. При. этом во многих случаях.устраивают путепроводы тоннельного, типа из металлических гофрированных элементов. Такие конструкции могут успешно конкурировать с же-

лезобетонными тоннельными обделками, за счет снижения стоимости на 20 -30 %, трудоемкости от 20 до 50%, а сроков строительства примерно вдвое.

2. Благодаря конструктивным, технологическим и экономическим преимуществам СМГЭ получили широкое распространение во всем мире. Распоряжением Министерства Транспорта РФ рекомендовано применение гофрированных конструкций на территории России.

Отечественная практика изготовления гофрированных конструкций обычно использует листы заводского изготовления с гофрами 130мм><40 мм и 150мм><50мм, применяемые для большепролетных сооружений.

3. Тенденции развития строительства СМГЭ за рубежом в последнее десятилетие предусматривают возведение большепролетных конструкций (пролеты до 20-25 м), что требует увеличения размеров и повышения прочности применяемых гофров. В настоящее время разработаны гофры повышенной прочности размерами 380мм><140 мм и 400ммх 150 мм.

4. Долговечность гофрированных конструкций зависит от коррозионной стойкости металла. По данным отечественных и зарубежных исследований и опыта эксплуатации установлено, что срок службы таких сооружений составляет не менее 75 лет, а при хороших условиях эксплуатации до 100 лет. Основным средством защиты металлических сооружений из гофрированных элементов от коррозии является цинковое покрытие с толщиной слоя не менее 80 мкм, наносимое на наружную и внутреннюю поверхность элемента. Кроме того, на коррозионную стойкость влияет абразивность грунта засыпки, электросопротивление грунта и находящейся в нем воды. Повышают защиту СМГЭ от коррозии неметаллические покрытия, наносимые на поверхность уже собранной конструкции.

5. Технология строительства большепролетных СМГЭ в основном предусматривает открытый способ работ с параллельным или последовательным выполнением земляных работ, устройства подготовки, сборки конструкций, их гидроизоляции и обратной засыпки. Важное значение имеет качество засыпки для достижения грунтом необходимого коэффициента уплотнения 0,95-

• 40

0,98% стандартною плотности, что обеспечивает требуемый модуль упругости

грунта засыпки. Особого внимания требует засыпка грунта, в непосредственной близости от конструкции, т.к. . от ее качества зависит осуществление совместной; работы гибкой тонкостенной конструкции и грунтовой'обоймы.

6. Существующие методы расчета'гофрированных конструкций на статические нагрузки основаны на инженерных, аналитических и-численных методах, применяемых для.расчета тоннелей. Инженерные методы основаны.на расчете под заданнымишагрузками^в^том'числе и по теории оболочек, в отличие от аналитических и численных, позволяющих получить скорректированное значение нагрузкив процессе расчета:

В' настоящее время наибольшее распространение: получили численные методы, которые не только позволяют учесть реальное поведение грунтов, но и сложные геометрические характеристики конструкций.

В нормированию методов расчета в; нашей, стране ориентируются на решение вопроса общей устойчивости на стадии« эксплуатации. Данные о НДС конструкции рекомендуется? получать также на период эксплуатации, тогда ка:к чрезмерные деформации могут возникать и на стадии строительства конструкции. Основные нормативные зависимости получены для труб диаметром до 3 м и касаются только вопросов устойчивости, а не прочности. Таким образом, в нормативных документах для большепролетных гофрированных конструкций отсутствуют данные о методах оценки напряженно-деформированного состояния, как на стадии строительства, так и> на стадии эксплуатации.

С учетом приведенных выше выводов определены основные задачи исследований: .

- разработка плоской и пространственной конечно-элементных моделей СМГЭ, включающей моделирование процесса засыпки, конструкции с. использованием программных комплексов «PLAXIS 3D TIJNNF.L2» (лицензия НИЦ ТМ ОАО ЦНИИС № 031015-С01 от 15.10.2003) и MSC/Nastran, реализующих метод конечных элементов (МКЭ);

- исследование НДС системы «обделка - грунтовый массив» при воздействии статических нагрузок с учетом технологической последовательности возведения СМГЭ;

- анализ данных экспериментальных исследований и учет их результатов для корректировки теоретических исследований;

- разработка методики расчета СМГЭ на статические нагрузки;

- разработка рекомендаций по проектированию и возведению СМГЭ.

Заключение диссертации по теме «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей», Петрова, Елена Николаевна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

Развитие дорожной сети связано со строительством искусственных сооружений для пересечений дорог в разных уровнях. При строительстве транспортных и, пешеходных тоннелей могут быть успешно применены конструкции из металлических гофрированных элементов.

К настоящему времени' накоплен обширный- опыт использования большепролетных конструкций из гофрированных элементов в США, Канаде, Японии, Франции, Италии, Скандинавских странах: В последние голы в нашей стране активно развивается строительство большепролетных сооружений из гофрированных элементов. Построены многочисленные большепролетные сооружения: автодорожные и пешеходные тоннели, галереи, малые мосты, путепроводы и водопропускные трубы больших диаметров до 6-8 м.

Максимальные диаметры замкнутых сооружений сейчас не превышают 15 м, а незамкнутые конструкции могут иметь пролеты до 24 м и высоту стрелы подъема до 12 м. Строительство СМГЭ осуществляется-открытым способом. I

Применение СМГЭ снижает сметную стоимость.строительства в 1,5-2 раза, масса привозных материалов уменьшается в 30-40 раз, транспортные расходы снижаются в 8-10 раз, трудоемкость возведения уменьшается в 2-4 раза. Таким образом, экономический эффект составляет до 30-40% по сравнению с традиционными железобетонными конструкциями.

В нашей стране при проектировании и строительстве сооружений из гофрированных элементов единственным нормативным документом является ОДМ 218.2.001-2009. Документ распространяется на водопропускные сооружения различных размеров, но основные нормативные зависимости получены для труб диаметром до 3 м и рассматривают вопросы общей устойчивости на стадии эксплуатации. В качестве прочностного критерия требуется расчет критической нагрузки, которую способна выдержать конструкция в. момент предельного статического равновесия. Таким образом, в нормативных доку

106 . • , ментах для расчета бопьшепролетных гофрированных конструкций отсутствуют данные о методах оценки напряженно-деформированного; состояния, как на- стадии 1 строительства, „ так и на стадии^ эксплуатации., В связи» с этим,, для1; обоснованного, проектирования и строительства; большепролетных, гофрированных конструкций требуется , проведение-, теоретических; и, экспериментальных исследований: напряженно-деформированного;- состояниям бинарной-системы «обделка - - грунтовый массив». . ■ '

В рамках диссертационной работы проведены теоретические исследования с учетом анализа: экспериментальных данных; в натурных; условиях: Основные научные и? практические результаты; работы.заключаются в следующем. ' .•''.-••■.'. '/ '

1. Разработаны математические плоские: и пространственные модели системы, «обделка-грунтовый? массив», отражающие основные: этапьк производства работ, характерные для сооружений из металлических гофрированных элементов,, возводимых; открытым; способом: Результаты; исследований СМГЭ на конечно-элементных моделях выявили-хорошее, совпадение, с данными натурных экспериментов «при г плоской и объемной расчетных, схемах.

2. Для установления реальной картины НДС и оценки устойчивости СМГЭ необходимо учитывать форму и размеры конструкций, а также технологию строительства; рассчитывая сооружение на характерных этапах производства работ.

3. На основании результатов теоретических; исследований? установлено, что* при моделировании грунта засыпки по линейной и нелинейной? теории получены различные значения напряжений в расчетных сечениях, таким • образом, необходимо производить расчет с учетом обоих направлений моделирования. Характер деформаций конструкции практически не зависит от модели грунта^ но численные значения отличаются: при расчете с учетом нелинейной модели грунта в сторону уменьшения максимальных деформаций до 50%. :

4. Как показали исследования, деформативность системы «обделка-грунтовый массив» определяется, в, основном, жесткостью грунта, т.е. соответствующим модулем деформации. Способность гибкой обделки- из* гофрированных элементов сопротивляться нагрузкам. может быть исчерпана^ не только вследствие её чрезмерных деформаций, но и-из-за потери устойчивости при действии ■продольных сил.

5. По результатам теоретических исследований* получены характерные зависимости для ускоренного определения НДС СМГЭ полицентрического очертания для соответствующих размеров конструкции и модуля деформации грунта.

6; Для оценки устойчивости гофрированной обделки необходимо построение пространственной математической модели. Оценка устойчивости СМГЭ полицентрического очертания показала, что потеря устойчивости происходит раньше, чем достижение критической силы, рассчитанной по ОДМ 218.2.001-2009:

7. Представленная методика расчета позволяет оценить работу СМГЭ при действии статических нагрузок для различных форм и размеров поперечного сечения, изменяющихся типоразмеров' гофра, технологии строительства и типа грунта, с последующей проверкой устойчивости.

8. Анализ проведенных натурных экспериментальных исследований бинарной системы на различных объектах в России и за рубежом позволил установить, что деформации СМГЭ носят длительный характер, поэтому необходимо проводить мониторинг таких сооружений с возможной корректировкой расчетных схем с учетом реальных диаграмм деформирования грунта засыпки.

9. Для дальнейших исследований может быть рекомендовано моделирование грунта по упрочняющейся модели для прогнозирования деформаций во времени, исследование контактного соединения гофрированных листов, расчеты устойчивости различных форм СМГЭ для получения необходимых зависимостей критической силы и введения их в нормативную базу.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Петрова, Елена Николаевна, 2011 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВСН 176-78. Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб. - Введен 1978-10-01. - М.: Мин-трансстрой, 1979. — 130 с.

2. ГОСТ 25100-95. Грунты. Классификация. - Введен 1996-07-01. - М.: Госстандарт России: Изд-во стандартов, 1997.

3. Московские городские строительные нормы. Основания, фундаменты и подземные сооружения МГСН 2.07-01. - Введен 2003-04-22. - М.:ГУП НИАЦ, 2003.

4. Методические рекомендации по применению металлических гофрированных труб. — Введен 2002-06-17. - М.: Росавтодор, 2002.

5. Методические рекомендации по применению металлических труб большого диаметра в условиях наледеобразования и многолетнемерзлых грунтов (для опытно-экспериментального строительства). — Введен 2003-0825. - М.: Росавтодор, 2003.

6. ОДМ 217.2.001-2009. Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом местных условий. -Введен 2009-07-21. -М.: Росавтодор, 2009.

7. Руководство пользователя PLAXIS 3D TUNNEL ver.2. - Нидерланды: Plaxis b.v., 2004.

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

9. Справочник проектировщика. Раутаруукки металлопродукция. Rau-taruukki, Otava, Кештш, 1996.

10. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. - Введен 1986-01-01. - М.: Госстрой России: ГУЛ ЦПП, 1996.

11. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. - Введен 198501-01. - М.: Госстрой России: ГУП ЦПП, 1995.

12. СНиП 32-03-96. Аэродромы. - Введен 1997-01-01. - М.: Госстрой России: ГУЛ ЦПП, 1996.

13. Архангельский, М.М. Расчет тоннельных обделок / М.М. Архангельский, Д.И. Джинчарадзс, A.C. Курисько; под ред. М.И. Дандурова. -М.:Трансжелдориздат, 1960.-345 с.

14. Абрамов, В.Н. Металлические гофрированные своды под грунтовой засыпкой: дис. ...канд. техн. наук 05.23.01, 05.23.15: защищена 1989г. / Владимир Николаевич Абрамов; МПС СССР, Всесоюзный^ заочный институт инженеров железнодорожного транспорта. - М:, 1989.

15. Автодорожный тоннель под насыпью автомобильной дороги на ГЖ6+44 обхода г.Обоянь / Рабочий проект. Пояснительная записка. - М.: МАДИ (ТУ), НИИМК МАДИ (ТУ), 2000

16. Аксельрад, Э.Л. Гибкие оболочки / Э.Л. Аксельрад. - М.: Наука, 1976.-376 с.

17. Андреева, Л.Е. Расчет гофрированных мембран, как анизотропных пластинок / Л.Е. Андреева. - М.: Инж. Сборник. Том XVI. - 1955. С.128-141.

18. Анализ влияния временных нагрузок на грунто-стальные конструкции/ ВЦП-И-07054-М. 14.03.84.-С. 17. Пер.ст. Abdel-Sayed G.,Bakht В. Analysis of life load effects in soil-steel structures. - TRR, 878, 1982. - p.49-55.

19. Асратян, Д.Р. Совершенствование технологии возведения параметров конструкции опережающей бетонной крепи при строительстве транспортных тоннелей: дис.... канд. техн. наук 05.23.11: защищена 1986 г. / Даниел Рамзикович Асратян; Московский автомобильно-дорожный иститут. - М, 1986.

20. Балсон, P.C. Заглубленные сооружения: статическая и динамическая прочность / P.C. Балсон. - М.: Стройиздат, 1991. -240 с.

21. Бакиров, P.O. Динамический расчет и оптимальное проектирование подземных конструкций / P.O. Бакиров, Ф.В. Лой. - М.: Стройиздат, 2002. — 464 с.

22. Барбакадзе, В.Ш. Расчет и проектирование строительных конструкций и сооружений в деформируемых средах / В.Ш. Барбакадзе, С. Мураками. -М.: Строийздат, 1989. - 472 с.

23. Бартоломей, A.A. Расчет осадок ленточных свайных фундаментов. / A.A. Бартоломей. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. — 127 с.

24. Баранов, Л.Ф. Строительство дюкера из гофрированной стали в Иране / Л.Ф. Баранов // Транспортное строительство. - 19831 - №1. С. 9-10.

25) Бидерман, В.Л. Механика тонкостенных конструкций. Статика / В.Л. Бидерман. - М.: Машиностроение. 1977. — 488 с.

26. Бикинеев, М.Г. Автоматизация проектирования тоннелей / М.Г. Би-кинеев, В:К. Сергеев. - М.:МИИТ, 2000.

27. Бовин, В.А. Пособие по расчету цилиндрических оболочек / В.А. Бовин. - Киев: Будівельник, 1967. - 122 с.

28. Бородавкин, П.П. Прочность магистральных трубопроводов / П.П. Бородавкин, A.M. Синюков. - М.: Недра, 1984. - 245 с.

29. Булычев, Н.С. Механика подземных сооружений / Н.С. Булычев. -М.: Недра, 1989. - 382 с.

30. Булычев, Н.С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: учеб. пособие дляпвузов / Н.С. Булычев. - М.: Недра, 1989.

31. Вайнберг, Д. В. Расчет гофрированных оболочек/ Д .В. Вай нберг, P.M. Сазонов, П.И. Семенов //Расчет пространственных конструкций: сб. вып. VII. - Госстройиздат, 1962. С.49-71.

32. Вайнберг, Д.В. Матричные алгоритмы в теории оболочек вращения / Д.В. Вайнберг, В.З. Ждан. - М.: Изд-во Киевского университета, 1967.

33. Веников, В.А. Теория подобия и моделирования / В.А. Веников, Г.В. Веников. - М.: Высшая школа, 1984. -439 с.

34. Виноградов, C.B. Расчет подземных трубопроводов на внешние нагрузки / C.B. Виноградов. - М.: Стройиздат, 1980. - 135 с.

35. Водопропускные трубы под насыпями / под ред. О. А. Янковского. -М.: Транспорт, 1982. - 232 с.

36. Вольмир, A.G. Гибкие пластинки ш оболочки / A.C.. Вольмир. - Гос. изд. технико-теоретической литературы, 1956. — 419 с.

37. Вольмир, A.C. Устойчивость, деформируемых систем; / A.C. Вольмир:-М.: Наука, 1967.-984 ci , ..'•' .

38. Габриелян, Г.Е. Модельные исследования напряженно - деформированного состояния гибкой трубы под: насыпью автодороги / Г.Е. Габриелян //Современные методы статического и динамического расчета; сооружений; конструкций: вып.4. - Воронеж,, 1998.

39. Гарбер, В.А. Научные основы'проектирования тоннельных конструкций с учетом технологии их сооружения / В:А. Гарбер. - М.: ЦНИИС, 1996. — 370 с. ; . ■'. ."■•''

.401 Герцог, A.A. Гофрированные трубы на автомобильных дорогах/ А;А. Герцог - М.: ГУШ0СДОЕ, 1939: — 111 с:

41'.. Гольдищ А;Л. Проектирование, грунтовых плотин / А.Л. Гольдищ Л:Н; Рассказов. - М.: АСВ, 200Г. - 384 с

42. Гонтарь, М.В. Управление технологическими процессами при строительстве земляного полотна / М.В. Гонтарь //Транспортное строительство. -1998. - №7. '

43. Городецкий, A.C. Метод конечных элементов, в проектировании транспортных сооружений/A.C. Городецкий. - М.: Транспорт, 1981. - 143 с.

44. Готгельф, А.К. Западный, участок БАМа Усть-Кут - : Кунерма в строю! / А.К. Готгельф //Транспортное строительство. - 1982. - №1..

, 45. Гофрированные стальные трубы (перевод). - Хельсинки: Дорожное управление. Мостовая техника. 1997.

46. «Подземное строительство России на рубеже XXI века. Итоги ^ Перспективы», юбилейная науч.-практическая конф. (2000; Москва).. Трудьг юбилейной научно-практической конференции. «Подземное строительство России на рубеже XXI века. Итоги и Перспективы». Москва: Изд-во- ТАР, 2000: - С. 200-207. :

47. Дыба, В.П. Метод расчета подземного сооружения / В.П: Дыба, Б.А. Нечипоренко, П.В. Дыба //Автомобильные дороги. - 2010. - № 4.

48. Загружение тяжелыми грузовиками арочной конструкции из профилированного металла с насыпью из грунта// ВЦП-И-07053-М. 16.03.84,-С.14. Пер.ст. Кау J., Flint R. Heavy-vehicle loading of arch structures of corrugated métal and soil. TRR, 878, 1982. - p.34-37.

49. Зарецкий, Ю.К. Вязкопластичность грунтов,и расчеты сооружений1/ Ю.К. Зарецкий. - М.: Стройиздат, 1988. - 352 с/

50. Зерцалов, М.Г. Научное обоснование проектов подземных сооружений на современном этапе / М.Г. Зерцалов, С.А. Юфин //Гидротехническое строительство. - 2000. - №11. - С. 36-41.

51. Кан, С.Н. Прочность, устойчивость и несущая* способность кон-структивно-ортотропных цилиндрических оболочек / С.Н. Кан // Расчет пространственных конструкций: сб. вып. VIII'- Госстройиздат, 1962. С.85-106.

52. Кантор, Б.Я. Контактные задачи нелинейной- теории оболочек вращения / Б.Я. Кантор. - Киев: Наук, думка, 1990. - 136 с.

53. Квачев, Д.А. Новые технические решения и конструкционные материалы при устройстве объектов транспортных пересечений / Д.Аг Квачев // Вып.205. Актуальные вопросы транспортного строительства. - М.:Труды ЦНИИС, 2001

54. Клейн, Г.К. Расчет подземных трубопроводов / Г.К. Клейн. - М.: Изд-во литературы по строительству, 1969. — 240 с.

55. Колкунов, Н.В. Основы расчета упругих оболочек / Н.В. Колку нов. -М.: Высшая школа, 1963.

56. Кондратьев, В.Г. Опыт проектирования и строительства металлических гофрированных структур большого диаметра и возможности их применения при тоннельном строительстве / В.Г. Кондратьев и др.. - М.: 2004.

57. Косицын, С.Б. Расчет тонких пластин методом конечных элементов с использованием комплекса MSC/NASTRAN for Wndows: учебное пособие. 4.1,2 / С.Б. Косицын, Д.Б. Долотказин. - М.: МИИТ, 2000.

• ' ' ' .113 . . .

58. Кравченко, В.В.,Эффективные технологические параметры компенсационного нагнетания в тоннелестроении: дис. ...канд. техн: наук 05.23.11: защищена 16.12.10 7 Виктор Валерьевич Кравченко; Московский-.автомобиль-. . но-дорожный государственный технический университет. (МАДИ). - Москва,

2010. ! - V- . . .'•;..• :

591 Лисов", В. М.,Дорожные водопропускные трубы / В; М. Лисов. - М.: ТИМР, 1998. -140 с. .

60. Ма;ковский, Л.В. Городские подземные транспортные сооружения?/, Л.В: Маковский.- М.: етройиздат, 1985.-439 с. •

61. Малеев, Л.И. Строительство земляного полотна подъездного пути Чара — Чина / Л.И. Малеев [и,др.] // Транспортное строительство. - 2000. - N»2

62. Марьемаа; П. Гофрированные металлические, трубы, на водотоках и для пропуска транспорта и пешеходов / П. Марьемаа // Транспортное строительство. - 1998. - №8; - С.24-25. ; . : ■ :' '

631 Металлические гофрированные трубы под насыпями / под ред. Н.М. Кол около ва: - М.: Транспорт, 19731 — 120 с.

64. Методические рекомендации по применению металлических гофрированных водопропускных труб; / Общий отчет лаборатории ПЛТКЭ ЦНИИС по теме: ИТО-01-1278 (124-03.040-01 Д). 2001

65. Многолистовые конструкции. Водопропускные трубы, сточные трубы, подземные переходы. - Armtec/Gonstruction Products, 2000 ^ - 15с.

66. Морозов, В .HI Магистральные трубопроводы в сложных инженернр-геололгических условиях/ В.Н. Морозов,-Л:: Недра, 1987.- 123 с.

67. Мосты и трубы из супергофра! ЗАО «Гофросталь»./Мир дорог. -2010.- № 12.

681 Мохортов, К.В. Совершенствование конструкций водопропускных . труб / К.В.Мохортов, Ю.Б. Нарусов, Е.В. Оршанский // Транспортное строительство. - 1983. - №4. - С. 10-12.

69. Перевозников, Б.Ф. Водопропускные трубы на автомобильных дорогах. / Б.Ф. Перевозников // Автомобильные дороги, Вып:6. - М.: Информавто-дор, 1995.-56с.

70. Переселенков, Г.С. и дрМатериалы и инженерные решения сейсмостойких армогрунтовых конструкций земляного полотна / F.C/ Переселенков [и др;]-// Транспортноестроительство.- 19901- №Ф

•. 71. Пикуль, В.В. Теория и расчет оболочек.вращения / В.В. Пикуль - М: Наука; 1982. - 158с; '

72. Пичугин, А.П. В содружестве науки и производства / А.П. Пичугин [и др.],// Дороги России ХХРвека: №2: - 20041 - С.90-91.

73. Подвальный, P.E. Конструкции и способы сооружения металлических, гофрированных труб / P.E. Подвальный; A.C. Потапов, З.М. Палькина // Транспортное строительство. - 1982. - №3. - С.44-45.

74: Подземные водоводы:, анализ системы грунт-конструкция* и оценка расчетов/ В1Д11-И-17097-М. 11.03.84.-е. 23. Пер.ст. Katona М., Vittes P. Soil-structure, analyses and evaluation of buried box-culvert design: - TRR, 878; 1982, p. 1-7.

75. Потапов, A.C. Совершенствование конструкций и технологии строительства водопропускных труб в районах со сложными природными условиями / A.C. Потапов; Е.Ф. Казначеева, З.М. Палькина 7/ Транспортное строительство.-2004. - №11, - С. 10-12.

76. Потапов, О.С. Металлические гофрированные трубы с жестким слоем; засыпки / О.С. Потапов, М.Г. Раткевич, Ю.ГГ. Куркин // Транспортное строительство. - 1990. -№9. С. 10-11.

77. Просеков, С.А. Применение водопропускных труб с использованием, гофрированного металла при реконструкции мостов и водопропускных труб на автомобильных дорогах (на, примере Новосибирской области): автореф. дис. ... канд. техн. наук,05.23.11/ Просеков Сергей Алексеевич; Сибирский» государственный университет путей сообщения. - Новосибирск, 2010. 24 с.

• 78. Приц, Э.А. От Байкальского хребта до станции Чара / Э.А. Приц, Б.Н. Ильин // Транспортное строительство. - 1982. - №3.

79: Прогиб гибких водопропускных труб вследствие уплотнения обратной засыпки/ ВЦП-Л-07049-М. 14.03.84.-17с. Пер.ст. Duncan J., Jaja-palon J. Deflection of'flexible culvert due to backfill compaction. - TRR, 878, 1982, p. 1017.

80. Прочность металлических тоннелей под дорожным полотном./ВЦП.-Л.-03708.-М.:14.02.85.-20с- Пер.ст. Raharionaivo A. La durabilities buses metalligness. Travaux.-1983', 588, p.41-46. Paris.

81. Расчет и особенности работы большепролетного водоводного тонне-ля./ВЦП- №И-07061- M-12.03.84.-25c. Пер. ст. McVay M., Selia Е. Performance and analysis of a long-span culvert. - TRR, 878, 1982, p.23-29.

82. Савицкий, B.B. Назначение граничных условий и порядок расчета МКЭ мелкозаглубленных сооружений / В.В. Савицкий, В.И. Шейнин // Основания, фундаменты и механика грунтов. - 1996. - №6. С. 14-17.

83. Сафронов; B.C. Расчет гибких водопропускных труб с учетом разброса характеристик деформативности грунта насыпи / B.C. Сафронов, Г.Е. Габриелян // Современные методы статического и динамического расчета сооружений конструкций. Вып.4. - Воронеж, 1998

84. Сборные металлические гофрированные структуры. Геотерра / Vi-aCon AB company. - 2000. 15с.

85. Сводчатые конструкции, под насыпями дорог и магистралей/ ВЦП-№В-55396.-М! 15.11.80.-19с. Пер.ст. Yurda К. из журн. Inzenjerske starby. -1975. - №3. - р.146-150.

86. Стальные гофрированные трубы в дорожном строительстве Франции /ВЦП.-Л-03709.-М.,22.02.85.-22с. Haiun Q., Millan A. Buses met-alligness une exploition sadionnelle des propiete's de f aciev.- Paris. 1985.

87. Тевелев, Ю.А. Железобетонные трубы. Проектирование и изготовление / Ю.А. Тевелев - M.: АСВ, 2004. - 328 с.

88. Технический отчет к договору 08-00-3. Наблюдения за сооружением экспериментального путепровода из сборной металлической- гофрированной ; трубы на 19 км перегона станций Ледмозеро-раз.22 км. линии; Ледмозеро-Кочкома. /Научно-производственная фирма «Геоника-ПМ». - М.: МИИТ, 2000: • 89. Технический бюллетень о мостолисте. Информация: о продукции. Armtec/ConstractiómProducts:

, 90: Ухов, С.Б. Механика грунтов, основания и фундаменты / С.Б. Ухов [и др.] - Mi: AGB; 1994. — 527 с. ^ : ■

. 91. Флюгге, В. Статика и динамика оболочек / Флюгге В. - М.: Госстой-издат, 1961'. - 307cV ,

92. Фотиева,. H.H. Аналитические: методы; расчета обделок тоннелей мелкого; заложения / Н.Н; Фотиева;// Подземное строительство России;на рубеже XXI .века. Итоги и Перспективы. Труды юбилейной научно-практической конференции. - М.: ТАР, 2000. - С.123-132.

93. Фрезе, М:В: Взаимодействие металлических гофрированных конструкций с грунтовой средой: автореф. дис. .. .канд. техн. наук 05.23.02: защищена ; 2006г./ Фрезе; Максим; Владимирович; Петербургский государственный университет путей; сообщения. - СПб^ 2006. 23 с.

94. Фролов, М.И. К определению нагрузок на многоочковые водопропускные трубы-/ М.И. Фролов // Транспортное строительство. - 1988: - №8. С.8-9. < , ...

95. Фролов; М.И Боковое давление грунта на многоочковые; водопропускные трубы / М.И. Фролов // Транспортное строительство. - 1990. - №2. С.9-10,. " '

96. Шапошников; H.H. Конечно-элементный анализ плоских систем с заданношточностью / H.HÍ Шапошников, И.В. Нестеров // Современные методы статического и динамического расчета сооружений конструкций. Вып.2. -Воронеж, 1993

97. Шалашилин, В!И. К расчету оболочек, выполненных из гофрированного материала / В.И. Шалашилин // Проблемы устойчивости в строительной-механике. - Ml: Изд-во литературы.по строительству. - 1965. - С.339-346.

98. Шапошник, О.'М: и др: Многоочковая гофрированная труба.под высокой насыпью / О.М. Шапошник [и др.]. // Транспортное строительство. -1983. - №2. С.14-15.

99. Шенк, X. Теория инженерного эксперимента / X. Шенк - М.: Мир, 1972.-380 с.

100. Шестоперов, В.Г. Строительство арочного моста из гофрированных металлических элементов / В.Г. Шестоперов*// Транспортное строительство: -2006.-№2.-С. 16-17.

101. Шимкович, Д.Г. Расчет конструкций в MSC/NASTRAN for Wndows / Д.Г. Шимкович - М.: Изд-во ДМК, 2001. - 450 с.

102. Щекудов, Е.В. Взаимодействие экранов из труб с грунтовым массивом при строительстве тоннелей мелкого заложения: дис. ...канд. техн. наук 05.23.11: защищена 18.03.04 / Евгений Владимирович Щекудов; Московский автомобильно-дорожный институт (ГТУ).- Москва, 2004.

103. Щербина, К.Б. Исследование несущей способности и нелинейной работы стальных гофрированных труб под насыпями-автомобильных и железных дорог: дис. ... канд. техн. наук: защищена 1974г. /Константин-Борисович Щербина; ВНИИ ТС - Москва, 1974.

104. Экспериментальные исследования фрагмента искусственного сооружения из гофролиста производства предприятия ООО «Гофра-2001» на действие статических и временных нагрузок. / Научно-технический отчет по договору №07-07 от 03.09.07г. - С-Пб., 2007

105. Юркевич, П. Геомеханические модели в современном строительстве / П. Юркевич // Подземное пространство мира. - 1996. - №1-2. - С. 10-31.

106. Юркин, О.В. Рациональные конструктивно-технологические параметры тоннельных обделок с наружными ребрами жесткости: дис....канд. техн. наук 05.23.15: защищена 1999'г./ Олег Владимирович Юркин; Москов-

ский государственный автомобильног-дорожный институт (ТУ). - М.: МАДИ (ТУ), 1999.

107. Яковлева, Т.Г. .Моделирование прочности и устойчивости земляно-го,полотна / TiF. Яковлева, Д.К. Иванов - М;: Транспорт, 1980.-— 255Гс.

108. ARMTEC/Cons auction Products, 15 Campbell Road, P.O. ВохЗООО, Ontario, N1H6P2

109. Ault, J.P. Durability analysis of aluminizedtype 2' corrugate&metalipipe / J.P. Ault, J:A; БИог7/Report No. FHWA^RD-97-140:106p'

110. Drainage handbook. Optional pipe materials.- Department of transporta-• tion., Office of design, drairiage sectiom Tallahasse, Florida.. 1999

1 11. Fracasso. Catalogo Generale. Metalmeccanica Fracasso SpA, Italy, MOD.301/1000/3.2001/LP..

112. Handbook of Steel Drainage & Highway Construction Products/ Published by American Iron ana Steel Institute, 1994

113. Maday, A. "In situ" testing of a long span, corrugated steel culvert used to rehabilitate a ^concrete frame: railway viaduct / A. Maday, J. Vaslestad, L. Janusz // ViaCon. 1998

114. McVay, M.C. Long-term behavior of large-span culverts in cohesive soils / M.C. McVay, P^ Papadbpoulos^ D. Bloomquist, F.C. Townsend // Transportation Research Record 1415, Washington D.C. 1993 - p.40-46:.

115. Modern sewer design, 2 nd: ed., American Iron and Steel Institute, 110117th Street N.M., Washington, DC20036, 1990, 306 p.p. Multi Plate MP 150. ViaCon / Polska / 2005

116. NCSPA, CSP Durability Guide, 1255 23-St., NW Washington, DC

20037

117. Borowicka, H. Principles of Grain-Mechanics / H. Borowicka, L. Mar-tak. Vienna- 1988-p. 10.

118. Sharma,. S. Evaluation of culvert deformations using the finite element method / S. Sharma, J.H. Hardcastle // Transportation Research. Record 1415, Washington D.C. 1993: 32-39.

119. Tunnel liner plate. Armtec Limited. 2000. 15.

120. Underground Structures. Design and Instrumentation / Edited by R.S.Sinha. Elsevier. 1989