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:

Белоусов Сергей Николаевич. Метод расчета прочности системы насыпь земляного полотна - основание, базирующийся на анализе напряженного состояния грунтов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.11 : Волгоград, 2005 148 c. РГБ ОД, 61:05-5/1998

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

1. Задача расчета грунтовых откосов и склонов 10

1.1. Анализ существующих методов оценки устойчивости откосов ... 10

  1. Аналитические методы 10

  2. Лабораторные методы 21

1.1.3 Метод натурных наблюдений и замеров 23

  1. Постановка задачи 24

  2. Выбор методов решения 26

Выводы 28

2. Определение напряжений и анализ их распределения в системе
насыпь-основание 29

  1. Математико-механическая модель и исходные расчетные данные 29

  2. Построение изолиний напряжений и анализ их распределения

в системе насыпь-основание 32

2.3. Определение зоны влияния насыпи на грунтовое основание 40

Выводы 41

3. Расчет устойчивости откосов насыпи и прочности грунтового
основания на основе анализа их напряженного состояния 43

  1. Построение поверхности разрушения. Коэффициент устойчивости откоса насыпи и оценка прочности основания 43

  2. Влияние некоторых основных параметров на прочность системы насыпь-основание 48

  1. Форма контура откоса насыпи 49

  2. Угол откоса насыпи 51

  3. Отношение размеров поперечного сечения насыпи 51

  4. Параметр устойчивости 52

3.2.5.УГОЛ внутреннего трения 53

  1. Модули упругости 56

  2. Коэффициент Пуассона .59

  3. Равноослабленная область 60

Выводы 64

4. Разработка инженерного метода расчета прочности системы

насыпь-основание 66

4.1 Исследование зависимости физико-механических свойств
глинистых грунтов от их относительной влажности 66

  1. Определение коэффициентов устойчивости откосов насыпи 70

  2. Оценка прочности системы насыпь-основание 73

  3. Прочность системы насыпь-основание, сложенной из различных типов глинистых грунтов 83

  4. К вопросу о прогнозе изменения прочности системы насыпь-основание 87

  5. Сопоставление полученных результатов с известными результатами аналитических исследований 87

  6. Результаты натурных наблюдений участка автомобильной дороги «Серафимович - Большой - Пронин» 90

  7. Оценка предлагаемой расчетной методики по результатам натурных наблюдений 94

Выводы 97

Заключение 99

Список литературы 103

Приложения ..116

Введение к работе:

Актуальность темы. Общеизвестно известно, что стоимость возведения земляного полотна автомобильных дорог в равнинной и слабопересеченной местности составляет до 20%, а в горной - до 40-50% от общей стоимости строительства дорог. От устойчивости земляного полотна в значительной степени зависят прочность и долговечность дорожной одежды, транс-портно-эксплуатационное состояние автомобильной дороги в целом. Создание прочных дорожных одежд возможно лишь на основе их проектирования в комплексе с земляным полотном и основанием с учетом , с одной стороны, интенсивности движения и величины нагрузок, с другой - окружающей природной среды , прежде всего грунтовых условий . Дорожные одежды и их работы принято рассматривать в неразрывной взаимосвязи с земляным полотном . Многолетними исследованиями специалистов установлено, что при проектировании и устройстве дорожных одежд не следует стремиться повышать их общую прочность только за счет наиболее прочных верхних слоев, т.к. устройство этих слоев связано со значительными единовременными затратами, кроме того, их высокая прочность не всегда может компенсировать слабость грунтового основания. Исходя из общей закономерности затухания напряжений от внешних нагрузок и уменьшения влияния климатических факторов с глубиной , следует располагать конструктивные слои основания таким образом, чтобы их жесткость последовательно убывала с глубиной в известном соответствии с затуханием сжимающих напряжений, а морозоустойчивость - в соответствии с уменьшением температурных градиентов

Возводимые насыпи должны быть надежным основанием укладываемой на них дорожной одежды. Для этого насыпи должны сохранять форму и требуемую прочность, принятую в качестве расчетной при проектировании дорожной одежды в условиях воздействия движущегося транспорта и при-

5 родных факторов. Особое значение это имеет в случае высоких насыпей, для которых необходимо рассматривать не только процессы, происходящие в теле насыпи, но и взаимодействие насыпи и основания. Учет сдвигающих усилий , или касательных напряжений , характеризующих прочность грунта или отдельных конструктивных слоев дорожной одежды чрезвычайно необходим. Для его практического осуществления необходимо разработать методы определения сопротивления сдвигу различных грунтов. При разработке таких методов важно учитывать , что контроль прочности грунтов следует проводить периодически и многократно особенно для высоких насыпей , поскольку свойства их изменчивы и зависят от значительного числа факторов.

Поэтому теоретическая и практическая разработка аспектов, связанных с совершенствованием методов расчета, направленных на улучшение работы конструкции системы насыпь земляного полотна автомобильной дороги - основание представляется весьма актуальной.

Целью диссертационной работы является:

- разработка метода расчета прочности системы насыпь земляного по
лотна автомобильной дороги - основание, базирующегося на анализе напря
женного состояния грунтов, позволяющего с достаточной точностью опера
тивно осуществлять расчеты и определять рациональные конструкции систе
мы.

Для достижения этой цели решаются следующие задачи:

- обоснование выбора методов решения и разработка математико-
механической расчетной модели;

- исследование плоского напряженного состояния системы насыпь
земляного полотна - основание на базе разработанной модели;

- разработка методики определения рациональных параметров системы
насыпь земляного полотна автомобильной дороги - основание, базирующей
ся на исследовании влияния физико-механических свойств грунтов, а также

6 геометрии поперечного сечения насыпи на коэффициенты устойчивости ее откосов и размеры возможных пластических областей (или зон нарушения сплошности, ЗНС) в основании и насыпи;

- разработка инженерного расчетного метода, проведение натурных
наблюдений за состоянием дорог в Волгоградской области и сопоставление
их с полученными результатами аналитических исследований.

При решении поставленных задач использовались методы:

теории упругости (метод конечных элементов - для определения напряжений и построения их изолиний в системе насыпь-основание);

теории пластичности (условие пластичности в форме прямолинейной огибающей наибольших кругов напряжений - при построении ЗНС);

линейной теории ползучести — при прогнозировании изменения во времени прочности системы насыпь-основание;

профессора В.К. Цветкова - при построении наиболее вероятных поверхностей разрушения (НВПР) и определении минимальных коэффициентов устойчивости К откосов насыпей;

графо-аналитический - при разработке инженерного способа расчета системы насыпь-основание;

натурных наблюдений - при обследовании состояния насыпей и оснований автомобильных дорог.

Научная новизна. Установлено влияние широкого класса факторов на распределение напряжений в системе насыпь земляного полотна - основание. Разработан расчетный метод и критерий, определяющий рациональные параметры системы при условии отсутствия ЗНС, но наличии ослабленных зон, в которых коэффициент устойчивости 1 < К < 1,1. Обоснована правомерность использования методов теории упругости при решении рассматриваемых задач. Установлена зависимость прочности системы от коэффициента

устойчивости откосов насыпи автомобильной дороги и относительной влажности глинистых грунтов, изменяющейся во времени.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обоснована: теоретическими предпосылками, базирующимися на фундаментальных положениях теории упругости, пластичности, линейной теории ползучести и механики грунтов; сравнением полученных численных результатов с известными решениями; подтверждением аналитических исследований натурными наблюдениями.

Практическая ценность работы состоит в том, что разработанный в диссертации расчетный метод оценки прочности системы насыпь земляного полотна - используется в практике проектирования и строительства высоких насыпей автомобильных дорог Волгоградской области. Автором разработаны и приняты к производству в ОГУП «Волгоградавтодор» « Рекомендации по расчету прочности системы насыпь земляного полотна автомобильной дороги - основание»

Применение метода в практике позволяет в одних случаях прогнозировать оползневые явления, что способствует сокращению материальные затрат, связанных с ликвидацией их последствий и повышению безопасности движения, в других - уменьшению объема земляных работ, в том числе, за счет использования вогнутого контура откосов насыпи земляного полотна.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на: ежегодных научно-технических конференциях ВолгГАСУ (Волгоград, 2001 - 2004 г.г.); Международном симпозиуме «Безопасность и жизнедеятельность, XXI век» (Волгоград, 2001 г.); Всероссийской научно-технической конференции «Новые технологии, конструкции и материалы в строительстве» (Краснодар, 2002 г.); Ш Международной научно-технической

8 конференции «Надежность и долговечность строительных материалов и конструкций» (Волгоград, 2003 г.).

Ш защиту выносятся:

метод расчета прочности системы насыпь земляного полотна автомобильной дороги - основание, в котором учитывается взаимное влияние насыпи и основания на прочность всей системы;

результаты исследований влияния физико-механических характеристик грунтов насыпи и основания, а также геометрии поперечного сечения насыпи земляного полотна на распределение напряжений в системе насыпь-основание;

инженерный способ определения рациональных конструктивных параметров системы с использованием удобных графиков и простых формул, а также определения величин коэффициентов устойчивости насыпей при условии отсутствия ЗНС во всей системе;

результаты натурных инструментальных наблюдений и сопоставление их с соответствующими аналитическими результатами, полученными автором.

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в шести научных статьях. Общий объем публикаций 1,4 печатных листа.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 130 наименований, из них 16 на иностранных языках, содержит 148 стр. машинописного текста, 48 рисунков, 2 таблицы и приложения.

Следует отметить, что в диссертации все расчеты проводились с использованием программы для ПК, разработанной в ВолгГАСУ на кафедре информатики и вычислительной математики и содержащей фрагменты расчетных методов профессоров В.К. Цветкова и А.Н. Богомолова.

Автор выражает глубокую признательность научному руководителю доктору технических наук, профессору B.C. Боровику и доктору техниче-

ских наук , профессору В.К. Цветкову за помощь, ценные советы и замечания в процессе работы над диссертацией.

1. ЗАДАЧА РАСЧЕТА ГРУНТОВЫХ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ

Подобные работы
Нгуен Вьет Кхоа
Анализ и приложение методов расчета транспортных сооружений на динамические воздействия техногенного и природного происхождения
Ващенко Геннадий Петрович
Комбинаторный метод расчета устойчивости и усиления земляного полотна
Скутин Сергей Леонидович
Совершенствование метода расчета нежестких аэродромных покрытий
Белуцкий Игорь Юрьевич
Совершенствование методов расчета и оценки работоспособности эксплуатируемых сталежелезобетонных пролетных строений
Сибагатулин Равиль Авальевич
Совершенствование метода расчета дорожных конструкций с учетом особенностей их работы в условиях Сибири : На примере Ханты-Мансийского округа
Иванов Игорь Викторович
Исследование устойчивости однородной грунтовой насыпи дорожного полотна методами теории функции комплексного переменного
Полянский Алексей Викторович
Мониторинг технологического процесса возведения насыпей земляного полотна
Хазанов Михаил Львович
Анализ напряженно-деформированного состояния мостовых конструкций с использованием компьютерной измерительной системы
Лобов Дмитрий Владимирович
Оценка состояния конструктивных слоев дорожных одежд нежесткого типа методом спектрального анализа волновых полей
Цветкова Елена Владимировна
Разработка метода расчета и прогноза устойчивости нагруженных откосов и склонов как оснований сооружений на основе анализа напряженного состояния грунтов

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