Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

Диссертационная работа:

Андреева Елена Владимировна. Устойчивость дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамических воздействиях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.23.11 / Андреева Елена Владимировна; [Место защиты: Сиб. автомобил.-дорож. акад. (СибАДИ)].- Омск, 2007.- 147 с.: ил. РГБ ОД, 61 07-5/4945

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ 5

1. АНАЛИЗ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ОЦЕНКЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОЙ НАГРУЗКИ НА ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ НА СЛАБОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ 10

1.1. Анализ исследований по оценке воздействия подвижной нагрузки на дорожные конструкции на слабом грунтовом основании 10

1.2. Общие сведения о работе слабых грунтовых оснований... 23

1.3. Анализ методик расчета земляного полотна на торфяном основании по критерию допустимых амплитуд и ускорений колебаний 25

1.4. Цель и задачи исследования 36

2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДВИЖНОЙ НАГРУЗКИ НА ДОРОЖНУЮ КОНСТРУКЦИЮ НА СЛАБОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ 38

2.1. Предпосылки к разработке модели дорожной конструкции на слабом грунтовом основании 38

2.2. Расчетная схема системы «дорожная одежда - земляное полотно -слабое грунтовое основание» 39

2.3. Жесткость дорожной конструкции 48

2.4. Движение груза по плите, лежащей на упругом основании 53

2.5. Время действия подвижной нагрузки 58

2.6. Физическая сущность динамического разрушения слабого грунта 60

2.7. Предпосылки к динамическому расчету дорожных конструкций на слабом грунтовом основании 62

2.8. Выводы по главе 2 71

3. ОЦЕНКА ДОСТОВЕРНОСТИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫМ ДАННЫМ УСКОРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ СЛАБЫХ ГРУНТОВ 73

1. Экспериментальные исследования деформационных характеристик дорожных одежд под воздействием подвижных и ударных нагрузок..73

2. Адекватность математической модели экспериментальным данным ускорений колебаний слабых грунтов 77

3. Выводы по главе 3 86

МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ НА СЛАБОМ ГРУНТОВОМ ОСНОВАНИИ ПРИ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ 87

1. Прочность водонасыщенных песков при динамическом воздействии..87

2. Обоснование методики расчета устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамическом воздействии 92

3. Технико-экономический расчет высоты насыпи на слабом грунтовом основании 97

4. Выводы по главе 4 98

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 100

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 101

ПРИЛОЖЕНИЯ

Результаты расчета динамического прогиба и ускорений колебаний слабого грунта 113

Зависимости значений прогиба и ускорений колебаний слабого грунтового основания под действием вертикальной нагрузки, перемещающейся горизонтально от высоты песчаной насыпи 1ъ и толщины слабого основания h3 117

Размер зоны деформирования для различной высоты насыпи и толщины слабого грунта 125

Масса дорожной конструкции, участвующей в колебательном процессе 129

Время воздействия подвижной нагрузки на дорожную одежду, время между воздействиями и частотный характер воздействия 131

6. Методика расчета динамической устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании 134

7. Внедрение методики расчета динамической устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании в проектных разработках ОАО «Томскнефть» 147 

Введение к работе:

Актуальность темы: В наибольшей степени актуальность темы следует из характерных особенностей состояния сети дорог, построенных на слабых грунтах: непродолжительного срока службы, вызванного значительными осадками и погружением земляного полотна в слабые грунтовые основания, разрушением покрытий и наличием на них различных деформаций, снижающих скорость движения транспорта и эффективность перевозок. При этом отмечается более существенный рост деформаций на дорогах высоких категорий, свидетельствующей о недостатках дорожных конструкций в части гарантированного восприятия слабыми грунтами оснований динамического воздействия подвижной колесной нагрузки [13, 59, 61, 109]. Вследствие неупругой работы насыпей и их оснований происходит разрушение дорожных одежд [69, 82, 105, 110]. Методика расчета дорожных конструкций на слабых грунтах, изложенная в «Пособии по проектированию автомобильных дорог на слабых грунтах» (2004 г.), не в полной мере учитывают особенности работы конструкций на слабых грунтовых основаниях и, в частности, явление тиксотропии (разжижения) под действием ускорений колебаний, создаваемых подвижными нагрузками, что обуславливает необходимость дальнейших исследований. Данная методика расчета дорожных конструкций на слабых грунтах ориентированна на предельные ускорения колебаний покрытий дорог, а не слабых грунтовых оснований, в связи с чем высота земляного полотна назначается с запасом. В тоже время, наиболее подверженной деформациям и разрушениям является зона контакта земляного полотна со слабым грунтовым основанием. Исследование закономерностей реакции системы «дорожная одежда -земляное полотно - слабое грунтовое основание» в виде ускорений колебаний в граничной зоне под действием подвижной автомобильной нагрузки позволяет, после уточнения этих значений, обеспечить устойчивость рассматриваемых дорожных конструкций при динамических воздействиях за счет снижения высоты насыпи. В результате учета вибрационного воздействия подвижных нагрузок на границе «земляное полотно - слабое грунтовое основание» и опыта работы существующих конструкций предлагаемая методика позволяет снизить объемы земляных работ.

Основная идея работы заключается в том, что в отличие от предыдущих исследований настоящее рассматривает область наступления предельного состояния устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамических воздействиях - границу «земляное полотно - слабое грунтовое основание».

Объектом исследования является система «дорожная одежда -земляное полотно - слабое грунтовое основание».

Предмет исследования - изменение ускорений колебаний в системе «дорожная одежда - земляное полотно - слабое грунтовое основание» на границе земляного полотна со слабым фунтовым основанием под воздействием автомобилей в зависимости от высоты насыпи, модуля упругости грунта земляного полотна, мощности слабого основания и его модуля упругости.

Цель исследования -. выявление закономерностей реакции системы «дорожная одежда - земляное полотно - слабое грунтовое основание» в виде ускорений колебаний на границе земляного полотна со слабым грунтовым основанием под действием подвижной автомобильной нагрузки.

Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:

1. Обосновать математическую модель ускорений колебаний дорожной конструкции на слабом грунтовом основании. Выполнить оценку достоверности данных, полученных по модели, экспериментальным.

2. Исследовать закономерности изменения ускорений колебаний системы «дорожная одежда - земляное полотно - слабое грунтовое основание» под действием подвижной нагрузки на основе обоснованной модели.

3. Разработать методику расчета устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамических воздействиях. Методологической базой теоретического исследования являются математическое моделирование слоистых дорожных конструкций как колебательных систем, теория колебаний систем с использованием физических параметров слоев конструкций и слабых грунтов, механика деформирования сплошных слоистых систем, метод расчета дорожных конструкций по определению предельных значений колебаний земляного полотна на слабых грунтовых основаниях, математическая статистика, теория вероятности.

Научная новизна работы состоит в обосновании расчетной схемы системы «дорожная одежда - земляное полотно - слабое грунтовое основание» при воздействии подвижной нагрузки, выявлении закономерностей реакции системы «дорожная одежда - земляное полотно -слабое грунтовое основание» в виде ускорений колебаний на границе земляного полотна со слабым грунтовым основанием под действием подвижной автомобильной нагрузки.

Основные положения, выносимые на защиту: математическая модель ускорений колебаний на границе «земляное полотно - слабое грунтовое основание» при воздействии подвижной нагрузки; методика расчета устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамических воздействиях.

Практическая значимость работы значения высоты насыпи, определенные по предлагаемой методике, уменьшаются по сравнению с величинами, полученными по известной методике, что позволяет говорить об уменьшении объемов работ, а, следовательно, и о снижении стоимости дорожной конструкции в целом. Результаты исследований могут быть использованы при подготовке инженеров по специальности «Автомобильные дороги и аэродромы», а также в проектных организациях.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций определяется удовлетворительным экспериментальным подтверждением расчетных значений ускорений колебаний на границе «земляное полотно -слабое грунтовое основание». Максимальное отклонение этих значений составляет 13 %.

Личный вклад в работу состоит в формулировании основной идеи, цели и задач; выявлении основных закономерностей реакции дорожной конструкции в виде ускорений колебаний на границе «земляное полотно -слабое грунтовое основание» на воздействие подвижной автомобильной нагрузки; получении численного результата ускорений колебаний на границе земляного полотна со слабым грунтовым основанием; сопоставлении экспериментальных результатов с расчетными значениями критерия устойчивости; разработке методики расчета устойчивости дорожных конструкций на слабом грунтовом основании при динамических воздействиях.

Реализация результатов исследования:

1. Специалистами ОАО «Томскнефть» с участием автора на участке дороги протяженностью 5 км (на куст № 52) Первомайского месторождения нефти по проведенным исследованиям был выполнен расчет виброустойчивости дорожных конструкций на «слабых» торфах, мощность которых достигала 8 - 9 м и предложен ряд дорожных конструкций с учетом особенностей района строительства.

2. Результаты диссертационных исследований вошли в монографию: Андреева Е.В. Параграф 5 // Механика и теплофизика дорожных конструкций / Ш.М.Айталиев, А.В.Смирнов, Б.Б.Телтаев, В.Н.Шестаков.

Апробация работы осуществлялась на Международной конференции по геотехнике «Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика» (г. Санкт-Петербург, 2005 г.); Международной научно-технической конференции «Современные проблемы автомобильных дорог» (г. Алматы, 2005 г.); научно-техническом семинаре факультета «Автомобильные дороги и мосты» (СибАДИ, г. Омск, 2007 г.); Международной научно-практической Интернет-конференции «Современные методы строительства автомобильных дорог и обеспечение безопасности движения» (г. Белгород, 2007 г.); II Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Развитие дорожно-транспортного комплекса и строительной инфраструктуры на основе рационального природопользования» (СибАДИ, г. Омск, 2007 г.).

Публикации: по материалам диссертации опубликовано 11 работ.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений. Результаты исследований изложены на 112 страницах основного текста, включающего 20 рисунков, 10 таблиц, библиографию из 111 наименований и 35 страницах приложений.

Автор работы выражает признательность проф. Никитину В.П., под руководством которого была начата научная работа, а также всем сотрудникам факультета АДМ, оказавшим помощь в выполнении данной работы.

Подобные работы
Селиверстов Вадим Анатольевич
Методы повышения устойчивости временных и вспомогательных мостовых сооружений от гидрологических воздействий
Хвоинский Леонид Адамович
Исследование и разработка методов обеспечения устойчивости дорожных конструкций автомобильных дорог Западной Сибири : На примере II, III и IU дорожно-климатических зон
Воронцов Вячеслав Викторович
Вертикальное армирование деятельного слоя в основании дорожной конструкции
Панченко Дмитрий Петрович
Экстренная идентификация внешних воздействий на основании информации о поведении органичных систем
Чураков Алексей Александрович
Вероятностный расчёт зданий как систем "сооружение-основание" на сейсмические воздействия
Пестряков Алексей Николаевич
Напряженно-деформированное состояние и долговечность фибробетонной пластины на упругом основании с учетом воздействия агрессивной среды
Вильярреаль Кастро Хеннер Альварито
Расчет высоких зданий при сейсмическом воздействии с учетом податливости основания
Акбашев Беслан Борисович
Теоретические и экспериментальные методы оценки устойчивости терминалов к воздействию сверхширокополосных электромагнитных импульсов
Крючков Игорь Вильямович
Определение управляющих воздействий для обеспечения устойчивости электроэнергетических систем в послеаварийных режимах
Левин Владимир Михайлович
Разработка алгоритмов ускоренного анализа динамической устойчивости и выбора управляющих воздействий в энергосистемах

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net