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
Строительная механика

Диссертационная работа:

Цимбельман Никита Яковлевич. Метод расчета устойчивости подпорных сооружений уголкового типа с учетом их взаимодействия с окружающим сыпучим телом : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.17, 05.23.01 : Владивосток, 2004 206 c. РГБ ОД, 61:05-5/3694

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1. Анализ конструктивных схем, задач и методов расчета

сооружений, взаимодействующих с сыпучей средой

и вовлекающих ее в работу 12

  1. Типы сооружений, взаимодействующих с окружающей засыпкой 12

  2. Классификация подпорных стенок 14

  3. Анализ технического состояния существующих

подпорных стенок 31

1.4. Задачи расчета и проектирования подпорных сооружений
уголкового типа. Существующие методы расчета 38

ГЛАВА 2. Анализ разрушения сыпучего тела при повороте уголкового
подпорного сооружения вокруг нижнего неподвижного ребра .45

2.1. Основные методы определения опрокидывающих

и удерживающих сил при оценке устойчивости уголковой
подпорной стенки 45

2.2. Описание взаимодействия уголковой подпорной стенки
и сыпучего тела при повороте стенки, качественные
экспериментальные исследования устойчивости

уголковой стенки 50

2.3. Расчетная схема определения нагрузки на уголковую
подпорную стенку при повороте ее относительно

нижнего неподвижного ребра 60

ГААВА 3. Экспериментальное определение объема сыпучего тела,

вовлекаемого подпорным сооружением уголкового типа

в работу на устойчивость 64

  1. Постановка модельных испытаний 64

  2. Проведение и обработка экспериментальных исследований 74

ГЛАВА 4. Метод регулирования устойчивости подпорных

сооружений уголкового типа 86

  1. Основы приближенного метода расчета удерживающих сил от действия сыпучего тела, вовлекаемого в работу уголковой подпорной стенки на устойчивость 86

  2. Теория построения отображения формы фундаментной плиты ..90

  3. Исследование приближенного метода определения объема сыпучего тела, вовлекаемого в работу уголковой подпорной стенки на устойчивость 95

4.4. Метод регулирования устойчивости подпорных сооружений
уголкового типа изменением формы фундаментной плиты 102

ГЛАВА 5. Натурные экспериментальные исследования устойчивости
подпорных сооружений уголкового типа 113

  1. Постановка натурных экспериментов 113

  2. Оборудование и материалы испытаний 120

  3. Процесс измерений и результаты обработки экспериментов 128

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 142

ЛИТЕРАТУРА 146

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 «Сравнение подпорных сооружений различных

типов по материалоемкости» 156

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 «Анализ причин разрушения подпорных стен........ 160

ПРИЛОЖЕНИЕ 3 «Программа определения удерживающего

момента для подпорного сооружения уголкового типа

при различных формах фундаментной плиты» 172

ПРИЛОЖЕНИЕ 4 «Экспериментальная уголковая стенка ЭС:

рабочие чертежи, иллюстрации процесса изготовления» 178

ПРИЛОЖЕНИЕ 5 «Определение прочностных характеристик

засыпки» 206

Введение к работе:

Актуальность темы. Основная функция подпорных сооружений - удержание массива засыпки от обрушения - позволяет применять их при решении большинства задач вертикальной планировки местности, а также для создания сооружений специального назначения (дорог, мостов, плотин, насыпей, хранилищ и др.).

В настоящее время большая часть существующих конструктивных решений подпорных сооружений (стенок) предполагает применение в составе конструкции двух основных элементов: вертикальной (ограждающей) панели и горизонтальной (фундаментной) плиты. Такие подпорные сооружения называют уголковыми. В работе изучается проблема устойчивости положения уголковых подпорных сооружений во взаимодействии их с засыпкой, как системы, в которой грунтовая среда участвует в удержании сооружения от смещения.

Для получения количественных характеристик рабочего состояния таких сооружений необходимо решить проблему нагрузки. Так как нагрузка прикладывается к сооружению в предельном состоянии среды, необходимо также установить схему разрушения сыпучего тела.

Наиболее распространенная теория определения нагрузки грунтовой среды на уголковые подпорные сооружения (на основе гипотез Ш. Кулона, В.В. Соколовского) предполагает в качестве способа приведения системы в состояние предельного равновесия сдвиг подпорного сооружения в сторону активного давления (от засыпки).

Анализ предельного состояния показывает, что при опрокидывании (повороте) подпорное сооружение иначе взаимодействует с окружающей засыпкой, чем при сдвиге: возникает другая схема разрушения сыпучего тела в предельном состоянии, изменяется вводимая в расчет устойчивости величина активного давления засыпки.

Отличные от принятых при расчете действительные значения давления засыпки на подпорные сооружения, закрепленные конструктивными способами от горизонтального смещения, но никак не ограниченные против поворота, являются одной из существенных причин неудовлетворительного технического состояния обследованных подпорных сооружений.

Возникает задача разработки гипотезы перехода подпорного сооружения в предельное состояние для случая его поворота вокруг нижнего неподвижного ребра, включающая определение схемы разрушения сыпучего тела и построение метода определения нагрузки сыпучего тела для данного вида предельного состояния.

to м о і ю ннемы п эта- фондам е нтной

Согласно принятым методикам устойчивость уголковых подпорных

сооружении регулируется в основном

плиты в сторону засыпки, при этом не учитывается влияние формы плиты на величину обеспечиваемых засыпкой удерживающих сил. Установленная картина разрушения засыпки в предельном состоянии, выявленные особенности взаимодействия уголкового подпорного сооружения с окружающим сыпучим телом позволят разработать также метод регулирования устойчивости уголковой конструкции путем преобразования ее основного силового элемента (за счет изменения формы фундаментной плиты).

Цель диссертации: построение гипотезы предельного состояния сыпучей среды при повороте подпорного сооружения уголкового типа относительно нижнего неподвижного ребра, и разработка на основе предложенной гипотезы метода определения нагрузки на сооружение и управления его устойчивостью.

Реализация цели потребовала решения следующих задач:

  1. классифицировать подпорные сооружения по степени вовлечения в их работу окружающей засыпки;

  2. провести анализ разрушений возведенных подпорных сооружений уголкового типа;

  3. оценить достоверность существующих методов расчета устойчивости и определения нагрузки сыпучего тела на уголковые подпорные стенки;

  4. определить схему взаимодействия подпорного сооружения уголкового типа и сыпучего тела при повороте сооружения относительно нижнего неподвижного ребра;

  5. разработать методику определения давления на уголковую подпорную конструкцию на основе предложенной гипотезы перехода системы «подпорное сооружение-засыпка» в предельное состояние;

  6. определить объем окружающего сыпучего тела, вовлекаемого в работу подпорного сооружения на устойчивость, на малых моделях и в натурных условиях;

  7. разработать методику расчета удерживающего момента и определения обеспечивающего его объема окружающего сыпучего тела, при любой форме фундаментной плиты сооружения в плане;

  8. разработать программное обеспечение, реализующее предлагаемую методику для современных вычислительных средств;

  9. разработать инженерный способ управления устойчивостью уголкового подпорного сооружения с учетом особенностей его взаимодействия с засыпкой и работы основного силового элемента - фундаментной плиты;

10. исследовать влияние формы и размеров фундаментной плиты на величину
обеспечиваемого засыпкой удерживающего момента в расчетах
устойчивости подпорных сооружений уголкового профиля и разработать
критерии оценки эффективности формы фундаментной плиты.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- обоснована гипотеза разрушения сыпучего тела (засыпки) при потере
устойчивости уголкового подпорного сооружения поворотом относительно
нижнего неподвижного ребра;

разработана методика определения давления сыпучего тела на подпорное сооружение уголкового типа, соответствующая гипотетической схеме разрушения засыпки;

разработана методика экспериментального определения углов отклонения поверхностей скольжения, возникающих в грунтовой среде при повороте уголкового подпорного сооружения вокруг нижнего неподвижного ребра;

разработана методика определения объема окружающего сыпучего тела, вовлекаемого в работу уголкового подпорного сооружения на устойчивость против опрокидывания, позволяющая определять величину удерживающих сил при любой форме фундаментной плиты в плане;

исследована степень влияния конфигурации фундаментной плиты на параметры устойчивости подпорных сооружений и величину обеспечиваемых засыпкой удерживающих сил;

разработана классификация подпорных сооружений по степени участия грунта засыпки в деле сохранения эксплуатационных качеств сооружений.

Практическая ценность работы:

разработана и использована на практике методика определения активного давления сыпучего тела при оценке устойчивости уголковых подпорных сооружений против опрокидывания относительно нижнего неподвижного ребра;

разработан инженерный способ конструирования подпорных сооружений с учетом особенностей их взаимодействия с засыпкой и работы основного силового элемента — фундаментной плиты;

- рекомендованы конкретные формы фундаментных плит подпорных
сооружений уголкового типа (или разгружающих площадок и выступов в
составе конструкций подпорных сооружений других типов) с учетом степени
вовлечения в работу сооружения сыпучего тела и с учетом объема материала,
используемого при изготовлении фундаментных плит;

- построены основы вычислительного комплекса и разработаны его элементы
по автоматизации расчетов опрокидывающих и удерживающих сил при
произвольной форме заглубленной части подпорного сооружения
(фундаментной плиты) и различных физико -механических характеристиках
засыпки;

- разработаны проекты подпорных стен с использованием результатов
проведенных исследований. Подпорные стены возведены в г. Владивостоке
(на ул. Махалина, ул. Вострецова, ул. Калинина и ул. Гоголя) и успешно
эксплуатируются.

Достоверность. Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением расчетных запасов устойчивости, вычисленных по предложенной методике, с результатами натурных испытаний подпорных стен уголкового профиля, а также сравнением с результатами исследований других авторов. По материалам исследований получен один патент на изобретение, два свидетельства на полезную модель.

На защиту выносятся:

1. Гипотеза разрушения сыпучего тела (засыпки) при потере
устойчивости подпорного сооружения уголкового типа поворотом
относительно нижнего неподвижного ребра;

2. Метод определения давления на подпорные сооружения уголкового
профиля при расчете их на опрокидывание относительно нижнего наружного
ребра, соответствующий гипотетической схеме разрушения засыпки в
предельном состоянии;

  1. Метод определения объема сыпучего тела, обеспечивающего устойчивость уголкового подпорного сооружения, при любой форме фундаментной плиты сооружения в плане;

  2. Метод регулирования устойчивости подпорных сооружений уголкового типа изменением формы фундаментной плиты.

Апробация работы. Доклады по материалам работы сделаны на региональных научно-технических конференциях «Молодежь и научно-технический прогресс» (Владивосток, 1998,2000,2002,2004г.), научно-технических конференциях «Вологдинские чтения» (Владивосток, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003г.), региональной научно-практической конференции «Региональные проблемы архитектуры и строительства на рубеже XXI века» (Владивосток, 1999г.), втором, третьем, четвертом и пятом международных студенческих конгрессах стран азиатско-тихоокеанского региона (Владивосток, 1997, 1999, 2001, 2003г.), представлены на областной 58-й научно-технической конференции «Исследования в области архитектуры, строительства и охраны окружающей среды» (Самара, 2001г.), XXXI Уральском семинаре УроРАН «Механика и процессы управления» (Екатеринбург, 2001г.), восьмом Всероссийском съезде по теоретической и прикладной механике (Пермь, 2001г.), международной научно-технической конференции «Современные проблемы фундаментостроения» (Волгоград, 2001г.), третьей международной научно — практической конференции «Наука - техника - технологии на рубеже третьего тысячелетия» (Находка, 2001г.), международной научной конференции аспирантов и студентов ИАС ХГТУ «Новые идеи нового века» (Хабаровск, 2002г.), четвертой Всероссийской научно - технической конференции «Методы и средства измерений» (Нижний Новгород, 2002г.), а также на научно - технических семинарах кафедры теории сооружений ДВГТУ.

Публикации. Основное содержание диссертации изложено в
двадцати восьми опубликованных печатных работах.

Объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав,

заключения, списка литературы и приложений. Содержит 145 страниц

машинописного текста, 100 рисунков, 14 таблиц, 5 приложений,
библиографию из 136 наименований.

Подобные работы
Ушаков Андрей Николаевич
Расчет напряженно-деформированного состояния и устойчивости оснований фундаментов, грунтовых сооружений и массивов на основе методов теории функций комплексного переменного
Иноземцева Ольга Вячеславовна
Расчет на устойчивость сооружений на неоднородном нелинейно деформируемом основании
Сергеев Андрей Викторович
Разработка физико-механических моделей и методов расчета элементов конструкций из различных структурно-неоднородных материалов на основе применения метода конечных элементов
Овчинников Илья Игоревич
Модели и методы расчета стержневых и пластинчатых армированных конструкций с учетом коррозионных повреждений
Иванов Вячеслав Николаевич
Геометрические исследования, формообразование, разработка методов расчета и численный анализ напряженно-деформированного состояния тонкостенных оболочек сложной формы с системой плоских координатных линий
Колесников Геннадий Павлович
Некоторые методы расчета плит с постоянными физико-геометрическими характеристиками на основе точных аналитических решений
Моисеенко Маргарита Олеговна
Метод расчета разномодульных прямоугольных тонкостенных элементов конструкций с разрывными параметрами с учетом нелинейностей
Акимов Павел Алексеевич
Дискретно-континуальные методы расчета строительных конструкций
Солодовник Наталия Вячеславовна
Совершенствование методов расчета свайных фундаментов в сейсмических районах Краснодарского края
Павлова Татьяна Александровна
Развитие метода расчета строительных конструкций на живучесть при внезапных структурных изменениях

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