автореферат диссертации по строительству, 05.23.15, диссертация на тему:Анкерно-контрфорсные конструкции подпорных стен и устоев мостов и новые методы их расчета

На правах рукописи

СОКОЛОВ АЛЕКСАНДР ДМИТРИЕВИЧ

АНКЕРНО-КОНТРФОРСНЫЕ КОНСТРУКЦИИ ПОДПОРНЫХ СТЕН И УСТОЕВ МОСТОВ И НОВЫЕ МЕТОДЫ ИХ РАСЧЕТА

Специальность: 05.23.15 - Мосты и транспортные тоннели

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2000

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте транспортного строительства (ЦНИИС) и на кафедре Строительной механики Московского государственного университета природообустройства (бывший МГМИ)

Научные руководители

- доктор технических наук,

профессор, Заслуженный деятель науки и техники РСФСР

Л.М. Емельянов

- кандидат технических наук А.С. Платонов

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор А.А. Потапкин доктор технических наук, профессор В.П.Ментюков

Ведущая организация

- Институт по проектированию и изысканиям автомобильных дорог «Союздорпроект»

г

Защита состоится мая 2000г. в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 133.01.01 при Научно-исследовательском институте транспортного строительства по адресу: 129329, Москва, ул. Кольская, д.1, ЦНИИС.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИИС. Автореферат разослан ^г.. апреля 2000г.

Ученый секретарь диссертационного Совета,

к.т.н.

Ж.А. Петрова

ОШ-0«и-01М +

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Возрастающие объемы и темпы строительства мостов и других транспортных объектов требуют разработки новых эффективных конструкций устоев мостов и подпорных стен, удельный вес которых от объемов строительства объекта достигает иногда 40+50%.

Как показывает анализ информации по конструкциям и методам расчета устоев мостов и подпорных стен, грунт в этих конструкциях лишь создает нагрузку, которая должна быть воспринята сооружением. В силу этого обстоятельства и больших величин давлений, создаваемых грунтом, несущие конструкции устоев мостов и подпорных стен получаются массивными, дорогостоящими и трудоемкими в изготовлении.

Разработка новых конструкций устоев мостов и подпорных стен, позволяющих максимально вовлечь грунт в работу сооружения и реализовать несущую способность системы «сооружение - грунт», снизив при этом мате-1 риалоемкость конструкции, обеспечив индустриальный метод возведения сооружения, в совокупности с разработкой инженерных методов расчета, адекватно отражающих особенности взаимодействия устоев мостов и подпорных стен с грунтовой средой, являются чрезвычайно важными.

Новыми конструкциями, отвечающими указанным требованиям, являются анкерно-контрфорсные устои мостов и подпорных стен, состоящие из лицевых плит и контрфорсов, расположенных со стороны грунтовой засыпки и защемленных в ней, т.е. являющихся одновременно жесткими анкерующи-ми элементами.

Таким образом, разработка технических решений анкерно-контрфорсных устоев мостов и подпорных стен, исследование особенностей их взаимодействия с фунтовой средой и разработка инженерных методов расчета таких конструкций представляют собой актуальную задачу.

Цель работы

Целью работы является разработка на основе аналитического обзора и теоретических исследований новых технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-мэтрфорсного типа и новых инженерных методов их расчета, отражающих характер взаимодействия с грунтовой средой конструкций анифно-конффорснош типа, а также конструкций подпорных сооружений, имеющих ребристую напорную грань или напорную грань конечной длины.

Для достижения этой цели были поставлены и решены сждуюпщезгдачи:

- исследование на моделях малого масштаба взаимодействия с грунтовой средой конструкций подпорных сооружений с контрфорсами или ребрами со стороны грунтовой засыпки, а также конструкции с напорной гранью ограниченной длины для выявления качественной картины и геометрических особенностей поверхностей обрушения фунта;

- выработка математических моделей взаимодействия с грунтом ан-керно-контрфорсных конструкций, стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины;

- разработка инженерных методов расчета анкерно-контрфорсных сооружений, стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины;

- разработка и изготовление экспериментального комплекса с измерительной аппаратурой для исследования взаимодействия с грунтом моделей большого масштаба;

- сравнение данных, полученных расчетом по разработанным методикам и полученных экспериментально;

- разработка технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа;

- пробное проектирование и опытное строительство для подтверждения жизнеспособности конструкций и апробации методик их расчета;

- подготовка и издание методических и рекомендательных документов для проектирования устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа.

Научная новизна работы

1. Разработаны новые технические решения устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, которые активно вовлекают грунтовую среду в совместную работу системы «сооружение - грунт», что позволяет запроектировать экономичные конструкции.

2. Обоснованы и предложены для практического применения новые инженерные методы расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, основанные на известных и апробированных моделях грунтовой среды, учитывающие особенности взаимодействия с грунтом этих сооружений, и подтвержденные данными экспериментальных исследований и опытным строительством.

3. Разработаны новые методы лабораторных исследований взаимодействия с грунтом пространственных конструкций (стены с ребрами или контрфорсами со стороны грунта, стены ограниченной длины и т.д.); разработана аппаратура для измерения малых величин давлений грунта в лабораторных условиях, а также методика оценки влияния трения фунта по боковым стенкам экспериментального лотка на величину активного давления грунта на модель подпорного сооружения.

4. По результатам работы имеется два изобретения, защищенных патентами РФ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций в диссертационной работе подтверждена близким совпадением данных теоретических и экспериментальных исследований, а также опытным строительством.

Практическая ценность работы

Практическая ценность диссертационной работы заключается в создании новых инженерных методов расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, в разработке технических решений экономически эффективных конструкций, позволяющих снизить материалоемкость,

стоимость и сроки строительства при обеспечении требуемой эксплуатационной надежности.

Разработанные методы расчета взаимодействия с грунтом сооружений, имеющих ре^ра, открылки, обратные стенки со стороны грунтовой засыпки или ограниченную длину, дают возможность внести дополнения и уточнения в действующие нормативные документы по проектированию устоев мостов и подпорных стен. *

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований взаимодействия с грунтом конструкций анкерно-контрфорсного типа, подпорных стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины;

- инженерные методы расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, подпорных стен с ребристой напорной гранью и ограниченной длины;

- технические решения устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа.

Апробация работы

Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на следующих научных форумах:

1. Заседания кафедры «Строительной механики» МГМИ, 1972-1980гг.;

2. Научно-технические конференции ВНИИГиМ им.А.Н.Костянова, 1973г.;

3. Научно-технические конференции МГМИ, 1973-76гг.;

4. Научно-техническое совещание Гидропроекта, 1987г.;

5. Научно-техническая конференция ЦНИИС, 1988г.;

6. Секция мостов Ученого совета ЦНИИС, 1993г.;

7. Семинар в Корпорации Трансстрой, 1999г.;

8. Заседание кафедры «Водные пути, порты и электрооборудование» МГАВТ, 1999г.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе 24 статьи в научно-технических сборниках и журналах, 2 изобретения, защищенных патентами РФ, 3 нормативных и рекомендательных документа.

Состав и объем работы

Диссертация состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и......приложений.

Работа изложена на......стр. (включая......стр. приложений), имеет

......таблиц и......рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении кратко изложено современное состояние вопроса, обоснована актуальность темы диссертации, поставлены цель и задачи научных исследований, определены методы исследований, излагаются выносимые на защиту вопросы, научная новизна и практическая значимость работы.

В I главе рассматриваются основные, получившие широкое распространение типы устоев мостов и подпорных стен, а также методы определения давления грунта, как основной нагрузки на эти сооружения.

Анализируя применявшиеся ранее и современные конструктивные решения устоев мостов можно разделить их на следующие группы, каждая из которых включает ряд конструктивных разновидностей:

- устои массивные, в том числе с обратными стенками и открылками;

- обсыпные устои;

- необсыпные устои;

- лежневые устои или устои диванного типа.

Наибольшее распространение в практике отечественного и зарубежного мостостроения получили устои обсыпного типа (стоечные, козловые, на фундаментах мелкого заложения или свайных, безростверковые). Неотъемлемой частью сопряжения моста с насыпью при этом является конус. Широ-

кое распространение обсыпных устоев однако не обусловлено их более высокими технико-экономическими показателями. Основным недостатком является необходимость удлинения моста иногда на два пролета, перекрывающих конуса; сами конуса требуют крепления и не отличаются высокой надежностью, нуждаются в регулярных ремонтах. Заложенные в действующих нормативных документах методы расчета обсыпных устоев дают неоправданно завышенные значения нагрузок от давления грунта насыпи, что значительно удорожает конструкции. Имеются примеры, когда эти нагрузки неоправданно занижены, что отрицательно сказывается на надежности сооружения. Расчеты устоев обсыпного типа подробно рассмотрены в работах Д.М. Шапиро.

Необсыпные устои (или бесконусные варианты сопряжения моста с насыпью) как правило включают в себя основной несущий элемент - подпорную стену той или иной конструкции. Длина моста при этом сокращается, но подпорные стены устоев получаются материалоемкими, требуют мощного фундирования, в виду того, что они должны воспринять полную величину активного давления насыпи на всю ширину устоя. Примером неудачного применения устоев необсыпного типа может служить Волоколамский путепровод МКАД, где пришлось применить армирование концевых участков подходных насыпей для устранения горизонтального давления грунта на подпорные стены устоев.

Разработкой конструкций устоев необсыпного типа занимались Б.А.Мищенко, Ю.В.Романцов, Г.М.Яновский, В.М.Рогожин, А.С.Доморацкий, Г.М.Карюк, Ю.Л.Иносов, С.Н.Коваленко, В.Е.Бернштейн, А.В.Спажев, В.А.Флакс, С.А.Шульман, В.Е. Беленький, А.М.Андрощук, М.И.Марущак, Ю.А.Сычев, Р.Л.Пицык, В.В.Молотков, З.В.Цагарели, С.И.Филатов, И.И.Гинзбург, Ю.В.Таран, В.Г.Михайлов, В.В.Савельев и др.

В эффективных конструкциях необсыпных устоев грунт насыпи вовлекается в работу сооружения с помощью различных конструктивных решений (анкеров, разгрузочных плит, армирования грунта и т.п.).

Устои диванного типа опираются непосредственно на концевой участок подходной насыпи. Если он выполняется в виде армогрунтовой конструкции, то сопряжение может быть осуществлено и без конуса. Разработкой конструкций устоев диванного типа за рубежом занимались А.Видаль, Ф.Шлоссер, К.Джоунс и др. В практику отечественного мостостроения в этом направлении значительный вклад внесли Л.В.Пышко, Б.Г.Ронин, В.М.Кузнецов, Г.С.Переселенков, Ф.И.Целиков, Э.А.Балючик, С.С.Ткаченко, Ю.В.Постовой, И.Г.Прохоров, В.ВЛассек, А.А.Солодунин, А.Б.Диденко, А.Д.Соколов и др. При всей привлекательности идеи устоев диванного типа, они имеют существенные недостатки:

- безфундаментное опирание диванного блока на концевой участок подходной насыпи приводит к повышенной деформативности устоя, что при многопролетной схеме отрицательно сказывается на напряженно-деформированном состоянии пролетного строения;

- область их применения в значительной мере ограничивается грунтами основания. Примером неудачной попытки применить устои диванного типа при слабых грунтах основания может служить Осташковский путепровод МКАД.

Рассматривая основные типы подпорных стен, применяемых в транспортном строительстве и смежных строительных отраслях, следует выделить следующие их группы:

- массивные гравитационные стены из бетонной, каменной или бутовой кладки, применение которых вытесняется современными облегченными конструкциями;

- гравитационные железобетонные стены уголкового или таврового профиля с консольной лицевой плитой, с контрфорсами или внутренней ан-керовкой;

- железобетонные уголковые стены на свайном основании;

- шпунтовые стены консольного типа или заанкеренные;

- ряжевые (сквозные) конструкции из сборных железобетонных блоков, заполняемые грунтом;

- подпорные стены в виде различных армогрунтовых конструкций, начало которым было положено во Франции А.Видалем и Ф.Шлоссером. В отечественном транспортном строительстве развитие армогрунтовых конструкций обязано трудам Г.СЛереселенкова, Ф.М.Шихиева, Ф.И.Целикова, Э.А.Балючика, Ю.М Львовича, А.Д.Соколова и др.

Развитие конструктивно-технологических решений базируется на теоретических исследованиях взаимодействия сооружений с грунтовыми средами. Впервые решенная Ш.Кулоном задача о давлении грунта на подпорную стену получила дальнейшее развитие в работах Ренкина, Ребхана, Кульмана, Понселе, К.Терцаги, И.П.Прокофьева, Н.И.Безухова, Н.К.Снитко, Г.К.Клейна, Г.А.Дуброва, Л.М.Емельянова, Ф.М.Шихиева, АЛ.Будина и др. Принципиально качественный прорыв в Вопросе взаимодействия сооружений с грунтовыми средами был достигнут в трудах В.В.Соколовского и С.С.Голушкевича, получивших дальнейшее развитие в работах П.ИЛковлева.

Большой вклад в экспериментальные исследования внесен трудами И.ВЛропольского, В.В.Синельникова, А.И.Половинкина, М.Н.Варгина, Г.Е.Лазебника, Е.И.Чернышевой, В.С.Зеленского, Л.М.Емельянова, В.Н.Евстигнеева, А.С.Рябинского, З.В.Цагарели, Р.В.Лубенова, П.ИЛковлева, Р.И.Гинсбарга и др.

Однако большинство экспериментальных и теоретических исследований относятся к плоской задаче взаимодействия сооружения с грунтом. Вместе с тем существующее конструктивное разнообразие устоев мостов и подпорных стен по своим особенностям относятся к задачам пространственным: стеньг ограниченной длины, стены, имеющие открылки, ребра, контрфорсы со стороны грунтовой засыпки, при которых решение плоской задачи становится непригодным. Общего решения пространственной задачи о давлении

грунтов на ограждения пока не создано. Исследованию частных случаев посвящены работы Б.В.Бобрикова, В.И.Титовой, Г.И.Глушкова, Ф.М.Шихиева, Я.Н.Фельдмана, А.И.Половинкина, Г.И.Швецова, В.С.Зеленского, В.Н.Евстигнеева, А.С.Рябинского и др. В частности, установлено, что активное давление на стену ограниченной длины значительно меньше, а пассивное давление (отпор) - значительно больше давления на стену, определяемого по решениям плоской задачи. Отмечено влияние трения по боковым стенкам экспериментального лотка на величину активного давления грунта на модель сооружения (М.Н.Варгин, А.И.Половинкин, Г.Е.Лазебник и др.). Расположенные со стороны грунтовой засыпки открылки, ребра или контрфорсы также создают трение по основаниям призмы обрушения, влияя на величину активного давления грунта и создавая условия пространственной задачи. Если эти контрфорсы охватывают всю призму обрушения и заходят в неподвижный массив грунта, то они одновременно будут выполнять функцию жестких анкеров, обеспечивающих устойчивость сооружения. На этом основано изобретение конструкции причального сооружения № 1094887 от 30.05.84г., авторами которого являются Г.И.Гришин, В.Ф.Дмитриев, М.М.Зуева, Л.Р.Мороз, З.А.Титова, Г.Д.Хасхачих и Д.Ф.Черевач. Эта же идея положена в основу анкерно-контрфорсных конструкций устоев мостов и подпорных стен. Исследованию работы таких конструкций (экспериментальным и теоретическим), разработке технических решений и методов расчета посвящены последующие главы диссертационной работы.

Во П главе описаны экспериментальные исследования подпорных сооружений ограниченной длины и с контрфорсами или ребрами со стороны обратной засыпки. Опыты проводились в грунтовой лаборатории кафедры Строительной механики Московского гидромелиоративного института (ныне МГУП) под руководством д.т.н., профессора Л.М.Емельянова. Всего на мелкомасштабных моделях было проведено 132 опыта, на моделях крупного масштаба (Н = 1,5 м) - 30 опытов.

Для изучения геометрии поверхностей обрушения грунта, образующихся при смещении сооружения были проведены серии опытов на малых моделях двух масштабов (Н = 20 см и Н = 10 см) в целях выявления влияния масштаба модели на форму тела обрушения грунта.

Методика проведения этих опытов должна позволять исследовать пространственные поверхности обрушения, которые нельзя наблюдать через боковые стенки лотка, как это делается при изучении плоских задач. Были изучены методы, применявшиеся другими исследователями (М.Ержи, М.Маноутшер, И.Томас, С.Андерсен, Б.В.Бобриков).

Примененная автором методика значительно проще, менее трудоемка, при этом информативность опытов достаточно исчерпывающая. Эта методика состоит в том, что грунтовая засыпка, выполненная с окрашенными прослойками песка, после образования в ней поверхностей обрушения пропитывалась горячим раствором агар-агара, который после остывания закреплял массив грунта. После этого стенки лотка и модель сооружения разбирались, а массив грунта разрезался рядом вертикальных сечений, на которых видны следы поверхности обрушения. Сечения фотографировались совместно с масштабной шкалой, что позволяло по фотоснимкам воспроизвести геометрическую форму тела обрушения грунта. Общий вид модели показан на рис.1, а вид закрепленного массива грунта - на рис.2. В опытах использовался Вольский песок среднезернистого однородного состава с удельным весом у = 1,56 тс/м3, углом внутреннего трения (р = 34° и углом внешнего

трения по поверхности оргстекла 8 — 15°. В опытах варьировались параметры:

- для стенок ограниченной длины 0,25 5 — < 1,5, где В - ширина, а

н

Н - высота стенки;

В С

-для стенок с контрфорсами 0,8 <—<3,0 и 0,5 < — <1,0, где

н В

С - длина контрфорса.

Рис. 1. Общий вид мелкомасштабной модели Н = 20 см

Рис. 2. Вид закрепленного раствором агар-агара массива фунта после снятия

ограждений

По результатам опытов на мелкомасштабных моделях выявлено:

- при смещениях моделей стенок ограниченной длины плоскость скольжения расположена более круто, чем в плоской задаче;

- тело обрушения грунта может быть аппроксимировано, геометрической фигурой, ограниченной тремя плоскостями;

- при смещениях моделей подпорных стен с открылками (контрфорсами) и ребрами со стороны грунтовой засыпки наклон поверхности скольжения в средней части близок кулоновскому;

- опыты на малых моделях разных масштабов дали идентичные результата.

Для количественной оценки влияния ограниченной длины напорной грани, контрфорсов или ребер со стороны грунтовой засыпки была построена экспериментальная установка с измерительным комплексом аппаратуры. Модель имела высоту 1,5 м, и собиралась из панелей размерами 1500 х 300 мм, что позволило моделировать стенки ограниченной длины и стенки с открылками. Модель была смонтирована в большом железобетонном лотке и снабжена механизмом для ее перемещения. В опытах использовался мелкий песок люберецкого карьера с удельным весом у = 1,55 тс/м\ углом внутреннего трения (р = 33° и углом внешнего трения по поверхности модели 8 = 29°. Панели, из которых собирались модели сооружения, были снабжены мессдозами (5 штук по высоте одной панели). Конструкция мессдоз была разработана автором на основании изучения обширного опыта многих исследователей (Д.С.Баранов, В.З.Хейфиц, П.В.Дергачев, Г.Е.Лазебник, А.С.Рябинский, П.И.Яковлев, М.Н.Варгин, Е.М.Шехтер, А.А.Смирнов и ряд зарубежных авторов).

За прототип конструкции была принята мессдоза Р.Викрамаратны. Разработанная конструкция мессдозы основана на бесконтактном пневматическом методе измерения линейных перемещений с помощью ротаметриче-ского прибора типа «Перфотюб». Конструкция прибора «Перфотюб» была

изобретена Т.Я.Гораздовским и В.О.Вануни и усовершенствована автором. Чувствительность прибора к линейным перемещениям составляла 0,04 мкм.

Относительный прогиб мембраны мессдозы не превышал ^ < 1,3 • 10"*, что соответствовало требованиям, предъявляемым к приборам для измерения контактных давлений грунта по условиям не искажения влиянием прибора измеряемой величины. Тарировка проводилась давлением воздуха и в грунтовой среде для выявления величины систематической погрешности. Чувствительность измерительной системы к давлению на поверхность мессдозы составляла ~ 1 гс/см2, что при максимальном активном давлении грунта на модель, равном 200 гс/см2, составляло 0,5%.

По результатам опытов строились вертикальные и горизонтальные сечения объемной эпюры давления фунта на модель ограждения. Последующее наложение экспериментальных точек на эпюры, рассчитанные по предложенной автором методике, показали их хорошее совпадение.

III глава посвящена разработке инженерных методов расчета анкер-но-контрфорсных конструкций устоев мостов и подпорных стен. В основу расчетов взаимодействия с фунтом анкерно-контрфорсных конструкций положен метод предельного равновесия призмы обрушения фунта с учетом пространствешюго фактора, учитываемого силами взаимодействия фунта с боковыми поверхностями контрфорсов. Показано, что вертикальные силы трения, развивающиеся на контакте оснований призмы обрушения с боковыми поверхностями контрфорсов, не изменяют угла наклона плоскости обрушения в, определяемого для плоской задачи, что подтверждается данными экспериментальных исследований.

Величина активного давления фунта на лицевую стенку анкерно-контрфорсной конструкции получается меньше определяемого для плоской задачи: Ef = Е«ул -аЕ,, (1)

ркун

где ßу - величина активного давления фунта, определяемая для плоской задачи по Кулону.

Величина снижения активного давления фунта &ЕГ определяется по

формуле: д =-М^г-. (3)

где Я - коэффициент активного давления грунта для плоской задачи; - г,

п = (4)

где 4 - коэффициент бокового давления грунта на поверхности контрфорсов, для определения которого использована формула Р.Л.Зенкова с корректирующим эмпирическим коэффициентом, найденным по данным экспериментальных исследований автора;

- угол внешнего трения фунта по боковым поверхностям контрфорсов; В-расстояние в свету между контрфорсами; Н~ высота стенки.

Интенсивность активного давления грунта определяется по формуле:

Ру = Хук - Хт)у\хг (5)

Эпюра интенсивности давления на лицевую стену имеет параболическое очертание и складывается из эпюры для плоской задачи и эпюры снижения давления (рис.3).

Предложенный прием разделения эпюр на две составляющих (давление для плоской задачи и снижение давления за счет трения по контрфорсам) позволил решить серию задач для случаев зафужения поверхности засыпки временными нагрузками. Эти решения сведены в справочную таблицу, позволяющую выполнять практические расчеты анкерно-контрфорсных конструкций.

Далее приведены методики расчета устойчивости положения анкерно-контрфорсных конструкций на сдвиг и опрокидывание. Особенность этих расчетов состоит в учете удерживающих сил трения, развивающихся на боковых поверхностях контрфорсов за пределами призмы обрушения. Получены готовые формулы для определения удерживающих сил и моментов, вызываемых силами трения.

конструкцию:

а. Силы, действующие на призму обрушения, ограниченную контрфорсами;

б. Эпюры интенсивности давления:

1 - от собственного веса по Кулону;

2 - снижение давления от собственного веса;

3 - от нагрузки q по Кулону;

4 - снижение давления от нагрузки q.

Для реализации полной величины трения по боковым поверхностям контрфорсов и формирования активного давления грунта на лицевую стенку сооружение должно получить необходимые перемещения, что зависит от податливости основания. В III главе приводится методика расчета анкерно-контрфорсных конструкций с учетом их перемещений и податливости основания. Для решения этой задачи использован метод перемещений, применяемый в строительной механике для решения статически неопределимых задач. При этом принята модель грунтовой среды Фусса-Винклера с линейно возрастающим по глубине коэффициентом постели и схематизированная диаграмма Е = /(д).

1

Данные расчетов давления грунта по предложенным методикам хорошо согласуются с экспериментальными данными.

В ГУ главе рассмотрены три пространственных задачи взаимодействия грунта с сооружением.

1 задача состоит в определении активного давления грунта на сооружение с учетом наклонных сил трения, действующих по основаниям призмы обрушения. В этом случае активное давление уменьшается по сравнению с кулоновским не только за счет «взвешивания» призмы обрушения, но и за счет изменения угла наклона плоскости обрушения грунта. Для этого случая доказаны теоремы, аналогичные теоремам Ребхана для плоской задачи, что позволило получить в замкнутом виде формулы для определения величины активного давления грунта. Решение этой задачи позволяет также оценить количественное влияние сил трения по боковым стенкам экспериментального лотка на величину давления грунта на модель сооружения. Этому вопросу посвящен целый ряд публикаций В.В.Синельникова, А.И.Половинкина, М.Н.Варгина, Г.Е.Лазебника, Е.И.Чернышевой. Рассмотренное в гл.1У решение является наиболее строгим решением этой задачи.

2 задача состоит в определении активного давления грунта на напорные грани с ребрами со стороны грунтовой засыпки, лишь частично охватывающими призму обрушения грунта. В этом случае силы трения развиваются только на части оснований призмы обрушения. Для решения задачи применен прием разделения эпюр интенсивности давления грунта, аналогичный ранее использованному. В результате получены готовые формулы для вычисления активного давления грунта и построения эпюр интенсивности давления, хорошо согласующихся с данными опытов автора и других исследователей. Задача имеет практическое применение, т.к. ряд конструкций подпорных стен и стен необсыпных устоев мостов выполняются из железобетонных блоков таврового сечения, что создает ребристую напорную грань. Получен-

ное решение позволяет снизить расчетную величину давления грунта на такие сооружения.

3 задача состоит в определении активного давления грунта на стены ограниченной длины. Впервые эта задача была решена Б.В.Бобриковым. Однако в его решении не учитывались силы трения грунта по поверхности стенки, и не рассматривался случай загружения поверхности грунта временной нагрузкой. БЛЗ.Бобриков полагал, что влияние трения грунта по стенке незначительно сказывается на величине давления.

На основании экспериментальных данных принята более простая аппроксимация пространственного тела обрушения грунта. Из условий его предельного равновесия и условия максимизации величины давления грунта находится угол наклона плоскости обрушения д, хорошо подтверждающийся данными опытов (рис.4). Величина активного давления грунта определяется по формуле:

„ гг2 п

?>• А , (6)

£-2^1.В.(1--,

2 ЪК(&в'

где К = — - соотношение ширины В и высоты Н напорной грани.

Рис. 4

Сравнение поверхностей обрушения при смещении подпорных стен ограниченной длины

Расчетами показано, что учет трения грунта на стенку существенно (до 30°) влияет на величину активного давления грунта. Эпюры интенсивности давления грунта имеют параболическое очертание и с увеличением соотношения К приближаются к решению плоской задачи. В главе 1У дается также графический прием решения задачи 3.

В V главе рассматриваются технические решения устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа.

Первая конструкция (Патент РФ № 1609851 от 07.03.1989г.) представляет собой устой диванного типа, опирающийся на концевой участок подходной насыпи, огражденный анкерно-контрфорсной конструкцией. Сопряжение моста с насыпью при этом осуществляется по бесконусному варианту, что дает возможность сократить объемы на две опоры и два пролета (рис.5). Результаты пробного проектирования показали, "что при этом стоимость моста сокращается на 35н-40°/о. В диссертации приводятся различные варианты конструктивного оформления этого устоя.

путепююд под а »т о а о > от у

во ?»оюн< аю|»Т1

_ /-¿15»-

КЮЛОЛЪСЦД и>»Е>

I

и щит тс тон и -икню-югт»оо1с<о» «отоио» го«ст>ч*а»*

П(ОАО»14*|Х ЩИ!

Рис. 5

Вторая конструкция представляет собой устой с раздельными функциями (Патент РФ № 2136806 от 25.12.1998г.), в котором вертикальная нагрузка от пролетного строения воспринимается опорой на фундаменте мелкого заложения или свайном, а горизонтальная нагрузка от давления грунта подходной насыпи воспринимается анкерно-контрфорсной конструкцией. Такая конструкция устоя предпочтительней при слабых грунтах основания, когда устой диванного тепа может оказаться ненадежным. Экономический эффект достигается при этом только за счет бесконусного варианта сопряжения моста с насыпью, что дает возможность сократить длину моста.

Для повышения устойчивости положения на сдвиг по круглоцилинд-рической или иной поверхности скольжения, захватывающей основание, рекомендуется сочетать анкерно-контрфорсную конструкцию с пассивным армированием концевого участка подходной насыпи рулонными геотекстильными материалами.

Отделением гидротехнических сооружений ТДНИИС (Л.Р.Мороз, М.М. Зуева, З.А.Титова и др.) было осуществлено опытное строительство подпорной стены атсерно-контрфорсного типа в бухте Казачья (г. Севастополь). Опытная стенка имела высоту 3,0 м и длину 12 м. Она собиралась из сборных железобетонных блоков высотой 0,6 м, лицевая стенка при этом была выполнена в виде арок с толщиной сечения 0,1 м. Строительство и эксплуатация опытной подпорной стенки подтвердили работоспособность конструкции и правильность предпосылок, заложенных в основу методов расчета.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. При взаимодействии с грунтами подпорных сооружений (устои мостов, подпорные стены), имеющих открылки, контрфорсы или ребра со стороны грунтовой засыпки, а также сооружений, имеющих ограниченную длину, возникают условия пространственной задачи, проявляющиеся в виде

дополнительных сил или иной форме, чем в плоской задаче, тела обрушения грунта.

2. С целью изучения взаимодействия с грунтом сооружений, указанных в п.1, были проведены экспериментальные исследования на моделях малого масштаба, позволяющей исследовать пространственные поверхности обрушения, образующиеся внутри грунтового массива. В результате был изучен характер поверхностей скольжения, образующихся при взаимодействии с грунтом моделей сооружений с открылками, контрфорсами или ребрами со стороны грунтовой засыпки, а также сооружений ограниченной длины, что позволило сформулировать основные расчетные предпосылки.

3. С учетом принятых предпосылок разработаны методы расчета сооружений анкерно-контрфорсного типа, в основу которых положена теория предельного равновесия призмы обрушения грунта (жесткопластическая модель) с учетом сил трения, развивающихся по контакту призмы обрушения с боковыми поверхностями контрфорсов.

Расчеты по предложенным методам показывают, что активное давление на стену с контрфорсами, охватывающими всю призму обрушения, на 20+30% ниже давления для плоской задачи.

Предложенный прием разделения эпюр позволяет построить отдельно эпюры интенсивности активного давления для плоской задачи и эпюры интенсивности снижения давления за счет сил трения. Суммарная эпюра имеет параболическое очертание с центром давления выше 1/3 Н от низа стенки. С помощью этого приема решена серия задач с учетом различных временных нагрузок на поверхности засыпки.

Разработаны специальные для этих сооружений методы расчета устойчивости положения на сдвиг и опрокидывание.

Разработан специальный метод расчета сооружений анкерно-контрфорсного типа с учетом их перемещений и податливости основания.

4. Для апробации разработанных методов расчета были проведены исследования на моделях большого масштаба (Я = 1,5 м), оборудованных специально разработанным комплексом измерительной аппаратурой, позволившими с достаточной точностью измерить распределение давлений грунта по поверхности сооружения. В результате этих исследований подтверждены основные положения расчета, уточнен коэффициент бокового давления грунта на открылки или контрфорсы.

5. Обоснован теоретически и проверен экспериментально метод определения активного давления грунта на сооружения ограниченной длины, что имеет непосредственное приложение к устоям мостов, у которых соизмеримы ширина и высота; это обстоятельство пока не учитывается действующими нормами.

6. Решена задача об активном давлении грунта с учетом наклонных сил трения по основаниям призмы обрушения; решение хорошо согласуется с экспериментальными данными.

7. Разработан ряд технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, получено два патента РФ на изобретения:

- устой моста диванного типа на анкерно-контрфорсной конструкции;

- устой моста с раздельными функциями.

8. На основе исследований разработаны и изданы три рекомендательных документа по проектированию анкерно-контрфорсных конструкций. Проведено пробное проектирование устоя анкерно-контрфорсного типа, которое показало экономическую эффективность технического решения.

9. Опытное строительство анкерно-контрфорсной подпорной стены показало работоспособность конструкции и правильность предпосылок, положенных в основу методов расчета.

Публикации, содержащие основные положения диссертации

1. Гораздовский Т.Я., Соколов А.Д., Вануни В.О. Пневматическое измерительное устройство к мессдозе. Экспресс-информация Министерства газовой промышленности, №15, М., 1972.

2. Соколов А.Д. Мессдоза для измерения контактных давлений грунта. Экспресс-информация Министерства газовой промышленности, №21, М., 1972.

3. Соколов А.Д. К вопросу об измерении давления грунта мессдозами мембранного типа. Труды МГМИ, T.XXXY, вып. «Гидравлика и гидротехнические сооружения», М., МГМИ, 1973.

4. Соколов А.Д. Пневматический прибор для измерения давления грунта. «Гидротехническое строительство», №7, 1973.

5. Соколов А.Д. О методике экспериментальных исследований поверхностей обрушения грунта в условиях пространственной задачи. Сб.научн.тр. ВНИИ-ГиМ, вып.1 «Новые способы строительства и гидравлика гидротехнических сооружений», М., ВНИИГиМ, 1973.

6. Соколов А.Д. Исследование на модели поверхностей обрушения грунта при смещении подпорных стенок ограниченной длины. Труды МГМИ, t.XXXY, вып. «Гидравлика и гидротехнические сооружения», М., МГМИ, 1973.

7. Соколов А.Д. О применении пневматического измерительного устройства. «Гидротехническое строительство», №7, 1973.

8. Соколов А.Д. Крупномасштабная установка с пневматической измерительной системой для исследования давления грунтов на ограждения. Труды МГМИ, т.43, вып. «Гидротехнические сооружения, строительная механика», М., МГМИ, 1975.

9. Соколов А.Д. Совершенствование конструкции ротаметрического прибора типа «Перфотюб». Труды МГМИ, т.43, вып. «Гидротехнические сооружения, строительная механика», М., МГМИ, 1975.

10. Соколов А.Д. Активное давление грунта на подпорные стены ограниченной длины. «Гидротехническое строительство», №8, 1976.

11. Соколов А.Д. Влияние трения по боковым поверхностям призмы обрушения на величину активного давления фунта. Труды МГМИ, т.49, вып. «Гидротехнические сооружения, строительная механика», М., МГМИ, 1976.

12. Соколов А.Д. Давление фунта на подпорные стены с боковыми открылками. «Гидротехника и мелиорация», №9, 1976.

13. Соколов А.Д. Давление фунтов на вертикальные офаждения с ортогональными открылками. Труды МГМИ, т.53, вып. «Гидротехнические сооружения, строительная механика, основания и фундаменты», М., МГМИ, 1977.

14. Соколов А.Д. Резервы несущей способности конструкций контрфорсного типа. «Транспортное строительство», №9,1987.

15. Соколов А.Д. Определение давления фунта па подпорные сооружения контрфорсного типа с учетом их перемещений и податливости основания. Депонировано во ВНИИИС Госстроя СССР, per. №7998, М., 1987.

16. Соколов А.Д. Давления фунта на контрфорсные сооружения от временных нафузох. Депонировано во ВНИИИС Госстроя СССР, per. №8033, М., 1987.

17. Соколов А.Д. Расчет подпорных сооружений контрфорсного типа с учетом неравномерности распределения давления фунта по поверхности напорной фани. Депонировано во ВНИИИС Госстроя СССР, per. №7998, М., 1987.

18. Соколов А.Д. Особенности взаимодействия с фунтом при расчете сооружений контрфорсного типа. Сб.научн.тр. «Исследование и применение без-ростверковых опор мостов», М., ЦНИИС, 1988.

19. Соколов А.Д. Методика расчета устойчивости положения на опрокидывание анкерно-кошрфорсных конструкций устоев мостов. Депонировано во ВНИИНТПИ Госстроя СССР, per. №10119, М„ 1989.

20. Соколов А.Д. О расчете устойчивости положения на опрокидывание сооружений анкерно-контрфорсного типа. Сб. научн. тр. «Конструкции опор мостов в экстремальных условиях», М., ЦНИИС, 1993.

21. Соколов А.Д. Давление несвязных фунтов на подпорные стены с ребристой напорной фанью. Сб. научн. тр. «Вопросы прочности, устойчивости и колебаний сложных систем мостов», М., ЦНИИС, 1988.

22. Соколов А.Д. Ашфно-коотрфорсньк конструкции в устоях диванного типа автодорожных мосгоа Депонировано во ВНИИШПИ Госстроя СССР, per. №10120, М,

23. Балючик Э.А., Соколов А.Д., Демидов А.П. Совершенствование конструкций и методов расчета бесконусных вариантов устоев мостов - резервы экономии стоимости и сроков строительства. Сб. научн. тр. «Разработка и исследование новых конструкций мостов и путепроводов», М., ЦНИИС, 1988.

24. Рекомендации по проектированию и строительству устоев диванного типа для малых и средних автодорожных мостов. М., ЦНИИС, 1988.

25. Методические рекомендации по проектированию устоев анкерно-контрфорсного типа для малых и средних мостов на автодорогах нечерноземной зоны РСФСР. М., ЦНИИС, 1990.

26. Рекомендации по проектированию подпорных стен в транспортном строительстве. М., ЦНИИС, 1993.

27. Проектирование городских мостовых сооружений. МГСН 5.02-99. Правительство Москвы, М., 1999.

28. Балючик Э.А., Соколов А.Д., Зуева М.М., Руденко В.И., Поляков И.Д., Титова ЗА., Мороз Л.Р. Устой моста. Патент РФ №1609851 от 07.03.1989.

29. Соколов А .Д., Беда В.И., Егорушкин Ю.М., Постовой Ю.В., Диден-ко А.Б., Кулачкин Б.И., Радкевич А.И. Устой моста. Патент РФ №2136806 от 25.12.1998.

1989.

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Конструктивные схемы устоев мостов и особенности их взаимодействия с грунтом насыпи.

1.1.1. Устои обсыпного типа.

1.1.2. Устои необсыпного типа.

1.1.3. Устои диванного типа (лежевые устои).

1.2. Современные типы подпорных стйГ'и методы определения давления грунта.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ С ГРУНТОМ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ АНКЕРНО-КОНТРФОРСНОГО ТИПА С РЕБРИСТОЙ НАПОРНОЙ ГРАНЬЮ И ОГРАНИЧЕННОЙ ДЛИНЫ.

2.1. Цели и задачи экспериментальных исследований.

2.2. Методика экспериментальных исследований поверхности обрушения грунта в условиях пространственной задачи.

2.3. Исследование на мелкомасштабных моделях поверхностей обрушения грунта при смещении подпорных сооружений ограниченной длины.

2.4. Исследования на мелкомасштабных моделях поверхностей обрушения грунта при смещениях моделей стенок с контрфорсными или ребрами со стороны грунтовой засыпки.

2.5 Разработка крупномасштабной экспериментальной установки, измерительной аппаратуры и методики проведения опытов.

2.5.1. Описание конструкции крупномасштабной установки.

2.5.2. Разработка измерительной аппаратуры.— '

2.5.3 Результаты экспериментальных исследований.

3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА АНКЕРНО-КОНТРФОРСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ УСТОЕВ МОСТОВ И ПОДПОРНЫХ СТЕН.

3.1 Особенности взаимодействия с грунтом рассматриваемого типа сооружений.

3.2 Расчетные предпосылки и допущения.

3.3 Коэффициент бокового давления грунта на контрфорсы.

3.4 Активное давление от собственного веса грунта на сооружения контрфорсного типа.

3.5 Учёт сплошной равномерно распределённой нагрузки.

3.6 Частичное загружение поверхности засыпки равномерно распределенной нагрузкой

3.7 Действие полосовой нагрузки на призме обрушения.

3.8 Влияние напластования грунтов с различным удельным весом.

3.9 Учет взвешивающего влияния грунтовой воды.

3.10 Учет влияния верхнего строения сооружений на распределение давления грунта.

3.11 Расчет устойчивости положения против плоского сдвига.

3.12 Определение удерживающих сил трения, действующих по боковым поверхностям контрфорсов, за пределами призмы обрушения грунта.

3.13 Расчет устойчивости положения на опрокидывание.

3.13.1 Случай загружения давлением грунта от его собственного веса на поверхности засыпки.

3.13.2 Случаи загружения поверхности грунта временными нагрузками.

3.14 Расчёт взаимодействия с грунтом анкерно-контрфорсных конструкций в зависимости от их перемещений и податливости

3.15 О неравномерности распределения активного давления грунта на лицевую стенку анкерно-контрфорсной конструкции.

4. ТРИ СЛУЧАЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРУНТОВ С ОГРАЖДЕНИЯМИ В УСЛОВИЯХ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ЗАДАЧИ.

4.1 Задача 1. Давление грунта на ограждение с контрфорсами при наклонной силе трения по основаниям призмы обрушения.

4.2 Задача 2.Активное давление грунта на подпорные сооружения с ребристой напорной гранью.

4.3. Задача 3. Активное давление грунта на подгорные сооружения ограниченной длины.

4.3.1. Расчетные предпосылки и допущения.

4.3.2. Вывод основных формул.

4.3.3 Графический прием решения задачи.

4.3.4 Учет сплошной равномерно распределенной нагрузки на поверхности тела обрушения.

4.3.5 Интенсивность активного давления грунта на стены ограниченной длины.

4.3.6 Положение центра давления.

4.3.7 Активное давление грунта на узкие грани.

5. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ УСТОЕВ МОСТОВ И ПОДПОРНЫХ СТЕН С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АНКЕРНО-КОНТРФОРСНЫХ КОНСТРУКЦИЙ.

5.1. Устои диванного типа на анкерно-контрфорсных конструкциях.

5.2. Устои с раздельными функциями с использованием анкерноконтрфорсных конструкций.

5.3 Подпорные стены анкерно-контрфорсного типа.

Актуальность темы.

Экономический подъем, как страны в целом, так и отдельных регионов предопределяется опережающим развитием надёжных транспортных связей (железных и автомобильных дорог); разнообразные природные условия регионов, транспортное строительство в мегаполисах требует сооружения большого количества искусственных сооружений - мостов, путепроводов, эстакад, подпорных стен и т.д. В связи с этим возрастающие объемы и темпы строительства мостов и других транспортных объектов требуют разработки новых эффективных конструкций устоев мостов и подпорных стен, удельный вес которых от объемов строительства достигает иногда 40-т-50%

Как показывает анализ информации по конструкциям и методам расчета устоев мостов и подпорных стен, грунт в этих конструкциях лишь создает нагрузку, которая должна быть воспринята сооружением. В силу этого обстоятельства и больших величин давлений, создаваемых грунтом, несущие конструкции устоев мостов и подпорных стен получаются массивными, дорогостоящими и трудоемкими в изготовлении.

Разработка новых конструкций устоев мостов и подпорных стен, позволяющих максимально вовлечь в работу сооружения и реализовать несущую способность системы "сооружение - грунт", снизив при этом материалоемкость конструкции, обеспечив индустриальный метод возведения сооружения, в совокупности с разработкой инженерных методов расчета, адекватно отражающих особенности взаимодействия устоев мостов и подпорных стен с грунтовой средой, являются чрезвычайно важными.

Новыми конструкциями, отвечающими указанным требованиям, являются анкерно-контрфорсные устои мостов и подпорных стен, состоящие из лицевых плит и контрфорсов, расположенных со стороны грунтовой засыпки и защемленных в ней, т.е. являющихся одновременно жесткими анкерующими элементами; анкерно-контрфорсные конструкции устоев мостов и подпорных стен позволяют организовать индустриальный метод строительства, снижая трудозатраты и сроки строительства.

Таким образом, разработка технических решений анкерно-контрфорсных устоев мостов и подпорных стен, исследование особенностей их взаимодействия с грунтовой средой и разработка инженерных методов расчета таких конструкций представляют собой актуальную задачу.

Цель работы.

Целью работы является разработка на основе аналитического обзора, теоретических и экспериментальных исследований новых технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа и новых инженерных методов их расчета, отражающих характер взаимодействия с грунтовой средой конструкции анкерно-контрфорсного типа, а также конструкций подпорных сооружений, имеющих ребристую напорную грань или напорную грань конечной длины.

Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:

- исследование на моделях малого масштаба взаимодействия с грунтовой средой конструкций подпорных сооружений с контрфорсами или ребрами со стороны грунтовой засыпки, а также конструкций с напорной гранью ограниченной длины для выявления качественной картины и геомтрических особенностей поверхностей обрушения грунта в условиях пространственной задачи;

- выработка математических моделей взаимодействия с грунтом анкерно-контрфорсных конструкций, стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины;

- разработка инженерных методов расчета анкерно-контрфорсных сооружений, стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины; разработка и изготовление экспериментального комплекса с измерительной аппаратурой для исследования взаимодействия с грунтом моделей большого масштаба для сравнения данных, полученных расчетом по разработанным методикам с полученными экспериментально;

- разработка технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-конрфорсного типа;

- пробное проектирование и опытное строительство для подтверждения жизнеспособности конструкций и апробации методик их расчета;

- подготовка и издание методических и рекомендательных документов для проектирования устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа.

Научная новизна работы.

1. Разработаны новые технические решения устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, которые активно вовлекают грунтовую среду в совместную работу системы "сооружение-грунт", что позволяет запроектировать экономически эффективные конструкции.

2. Обоснованы и предложены для практического применения новые инженерные методы расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, основанные на известных и апробированных моделях грунтовой среды, учитывающие особенности пространственного взаимодействия с грунтом этих сооружений, и подтвержденные данными экспериментальных исследований и опытным строительством.

3. Разработаны новые методы лабораторных исследований I взаимодействия с грунтом пространственных конструкций (стены с ребрами или контрфорсами со стороны грунта, стены ограниченной длины и т.д.); разработана аппаратура для измерения малых величин давлений грунта в лабораторных условиях, а также методика оценки влияния трения грунта по боковым стенкам экспериментального лотка на величину активного давления грунта на модель подпорного сооружения.

4. По результатам работы имеется два изобретения, на устои мостов защищенных патентами РФ.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций в диссертационной работе подтверждена близким совпадением данных теоретических и экспериментальных исследований на моделях различных масштабов.

Практическая ценность работы.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в создании новых инженерных методов расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, в разработке технических решений экономически эффективных конструкций, позволяющих снизить материалоемкость, стоимость и сроки строительства при обеспечении требуемой эксплуатационной надежности. I

Разработанные методы расчета взаимодействия с грунтом сооружений, имеющих ребра, открылки, обратные стенки со стороны грунтовой засыпки или ограниченную длину, дают возможность внести дополнения и уточнения в действующие нормативные документы по проектированию устоев мостов и подпорных стен.

На защиту выносятся:

- результаты экспериментальных исследований взаимодействия с грунтом конструкций анкерно-контрфорсного типа, подпорных стен с ребристой напорной гранью и стен ограниченной длины;

- инженерные методы расчета устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа, подпорных стен с ребристой напорной гранью и ограниченной длины;

- технические решения устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа.

Апробация работы.

Результаты исследований и основные положения диссертационной работы докладывались и получили одобрение на следующих научных форумах:

1. Заседания кафедры "Строительной механики" МГМИ,1972-1980гг;

2.Научно-технические конференции ВНИИГиМ им. А.Н.Костякова,1973г.;

3. Научно-технические конференции МГМИ, 1973-1976гг.;

4. Научно-техническое совещание Гидропроекта, 1987г.;

5. Научно-техническая конференция ЦНИИС, 1988г.;

6. Секция мостов Ученого совета ЦНИИС, 1993г.;

7. Семинар в Корпорации Трансстрой, 1999г.;

8. Заседание кафедры "Водные пути, порты и электрооборудование" МГАВТ, 1999г.;

Работа выполнялась.

Экспериментальные исследования проводились в грунтовой лаборатории им. И.П.Прокофьева кафедры Строительной механики МГМИ (ныне МГУП) под руководством доктора технических наук, профессора, Заслуженного деятеля науки и техники РСФСР Л.М.Емельянова.

Большая часть теоретической работы выполнялась в НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС в рамках задания ИС-01-12 государственной отраслевой программы "Мировой уровень" при содействии и научном руководстве Н.М.Глотова, К.С.Силина, А.С.Платонова.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 29 печатных работ, в том числе 24 статьи в научно-технических сборниках и журналах, 2 изобретения, защищенных патентами РФ, 3 нормативных и рекомендательных документа.

Состав и объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, выводов, списка литературы и 6 приложений.

выводы

1. На основании изучения информационных источников установлено, что открылки, контрфорсы или ребра со стороны грунтовой засыпки, а также боковые стенки экспериментального моста уменьшают величину активного давления грунта на лицевую стенку. При этом, если контрфорсы (ребра) выполнены за одно целое с лицевой стенкой, то по основаниям призмы обрушения развиваются только вертикальные силы трения; при раздельном выполнении лицевой стенки и контрфорсов появляется горизонтальная составляющая силы трения.

2. В результате проведения экспериментальных исследований на моделях малых масштабов с использованием специальных методик установлено:

- масштаб модели не влияет на геометрию поверхностей обрушения;

- - при охвате контрфорсами всей призмы обрушения поверхность обрушения искривляется вблизи контрфорсов, но с достаточной для инженерных расчетов точностью может быть заменена плоскостью;

- при уменьшении длины контрфорсов (стенка с ребрами) в верхней части, не охваченной контрфорсами поверхности скольжения отклоняются от плоскости, однако при длинной стенке с рядом ребер поверхность скольжения может быть также заменена плоскостью;

- при смещении стенок ограниченной длины тело обрушения отличается от Кулоновской призмы; поверхность скольжения расположена круче; это различие тем ощутимее, чем меньше В соотношение ширины стенки к её высоте; при К = — >2,0 задача Н приближается к плоской.

3. Опыты на мелкомасштабных моделях позволили сформировать основные расчетные предпосылки инженерных методов расчета, основанных на теории предельного равновесия призмы или тела обрушения (жёстко-пластическая модель грунта).

20

4. На основе принятых предпосылок разработаны инженерные методы расчета активного давления грунта на анкерно-контрфорсные конструкции и решена серия задач, учитывающих напластования грунта, временные нагрузки и т.д. Разработаны специальные методы расчета устойчивости положения анкерно-контрфорсных конструкций на сдвиг и опрокидывание с учетом сил трения на защемленных в неподвижном грунте контрфорсах.

5. Сравнение результатов расчетов с опытными данными дает хорошее совпадение.

6. Разработана методика расчета анкерно-контрфорсных конструкций с учетом перемещений и податливости основания; при этом применен метод перемещений, используемый в строительной механике для расчета статически неопределимых задач, схематизированная диаграмма зависимости давления грунта от перемещения стенки (аналогичная диаграмма Прандтля) и модель грунтовой среды Фусса - Винклера.

7. Решены три задачи пространственного взаимодействия сооружений с грунтовыми средами:

- задача об активном давлении с учетом наклонных сил трения;

- задача о давлении грунта на ребристые подпорные стены;

- задача о давлении грунта на стены ограниченной длины.

8. Разработан ряд технических решений устоев мостов и подпорных стен анкерно-контрфорсного типа. Пробное проектирование показало экономическую эффективность этих конструкций за счет сокращения длины моста, уменьшения числа пролётов и опор, отказа от конусного варианта сопряжения моста с насыпями. На две конструкции устоев получены патенты РФ на изобретения.

1. Андреев В.Г., Балючик Э.А., Глыбина Г.К.

2. Проектирование и строительство современных устоев мостов в СССР и за рубежом. Обзорная информация ВПТИтранс-строй. М., Минтрансстрой СССР, 1963.

3. Мищенко Б.А., Романцов В.В., Яновский Г.М. и др. Новые конструкции устоев мостов. М., Транспорт, 1967.

4. Тетиор А.Н. Облегченные подпорные стены в транспортном строительстве. М., Транспорт, 1987.

5. Ронин Б.Г., Пышко Л.В., Кузнецов В.М.

6. Рациональные конструкции устоев мостов в условиях линейного строительства. Экспресс-информация ВПТИтрансстрой, вып. 5, М., Минтрансстрой СССР, 1964.

7. СНиП 2.05.03-84, Мосты и трубы. Госстрой СССР, М.; 1985.

8. Руководство по расчету фундаментов глубокого заложения. ЦНИИС, М.; 1981.ггг

9. Методические рекомендации по расчету обсыпных однорядных свайных и стоечных устоев автодорожных мостов как упругих опор в линейно-деформируемой среде. Гипродорнии, М.; 1978.

10. Рекомендации по проектированию обсыпных устоев мостов на автомобильных дорогах. Гипродорнии, М.; 1982.

11. Научно-технический отчет по теме № ИС-96-4-498-01. Заключение по запроектированным противооползневым мероприятиямна левобережном склоне реки Таруса в районе строящегося автодорожного моста. НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС, М.; 1996.

12. Будин А .Я. Тонкие подпорные стенки для условий Севера. Стройиздат, М.; 1982.

13. Будин А .Я., Демина Г. А. Набережные. Справочное пособие. Стройиздат, М.; 1979.

14. Гуревич В.Б. Речные портовые гидротехнические сооружения. Транспорт, М.; 1969.

15. Андрощук А.М., Марущак М.И. и др. Необсыпной устой моста. Авторское свидетельство на изобретение № 687163. Опубл. в Б.И., 25.09.79. № 35.

16. Иносов Ю.Д.» Коваленко С.Н. Устой малых и средних автодорожных мостов. Авторское свидетельство на изобретение № 414351. Опубл. в Б.И. 05.02.74. № 5.

17. Цагарели З.В., Цагарели 3.3. Устой моста. Авторское свидетельство на изобретение № 761653. Опубл. в Б.И., 07.09.80. № 33.

18. Филатов С.И, Устой моста. Авторское свидетельство на изобретение №815103. Опубл. в Б.И., 23.03.81, № 11.

19. Мищенко Б.А.» Романцов C.B., Рогожин В.М., Карюк Т.М. Устой моста. Авторское свидетельство на изобретение № 912818. Опубл. в Б.И., 25.03.62, № 10.

20. Шульман С.А., Беленький В.Е. Устройство для сопряжения проезжей части имеющегося моста с насыпью подходов. Авторское свидетельство на изобретение № 446574. Опубл. в Б.И. 15.10.74, № 38.

21. Мищенко Б.А., Рогожин В.М. Устой моста. Авторское свидетельство на изобретение № 896153. Опубл. в Б.И., 07.01.82. № I.

22. Мищенко Б.А., Романцов Б.В., Рогожин В.М., Карюк Т.М. Авторское свидетельство на изобретение № 912817. Опубл. в Б.И., 15.08.82, № 10.

23. Молотков В.В. Путепровод тоннельного типа. Авторское свидетельство на изобретение № 727734. Опубл. в Б.И., 15.04.80, № 14.

24. Гинзбург И.И., Таран Ю.В. Мост. Авторское свидетельство на изобретение № 887691. Опубл. в Б.И., 07.12.81, № 45.

25. Соколов А.Д., Беда В.И. и др.

26. Патент РФ на изобретение "Устой моста", № 2136806 от 25.12.1998 г.

27. Соколов А.Д., Беда В.И. и др.

28. Патент РФ на изобретение "Устой моста", № 2136808 от 25.12.1998 г.

29. Джоунс К.Д. Сооружения из армированного грунта. Перевод с англ. Стройиздат, М.; 1989.

30. Les ouvrages en terre armee. Recommandations et regles de l'art. Ministere des transports. Paris, 1979.

31. Мищенко Б.Н., Луга A.A. и др. Авторское свидетельство на изобретение № 992647. Опубл. в Б. И. № 4, 1983 г.

32. Мищенко Б.А., Романов В.М. и др. Авторское свидетельство на изобретение № 1020485. Опубл. в Б.И. № 20, 1983 г.

33. Мищенко Б.А., Яновский Г.М. и др. Авторское свидетельство на изобретение № 1242553. Опубл. в Б.И. № 25, 1986 г.

34. Пасек В.В., Постовой Ю.В.» Прохоров И.Г., Чахлов B.C. Патент Российской Федерации № 1369354, 23.11.95 г. "Сопряжение моста с насыпью".

35. Балючик Э.А., Целиков Ф.И., Шульман С.А. и др. Авторское свидетельство на изобретение № 1339186. Опубл. в Б.И. № 35, 1987 г.

36. Балючик Э.А., Целиков Ф.И., Шульман С.А. и др.

37. Патент Российской Федерации № 1585426, 29.07.94 г. "Устой моста"

38. Рекомендации по проектированию и строительству устоев диванного типа для малых и средних автодорожных мостов. ЦНИИС, М., 1988.

39. Соколов А.Д., Егорушкин Ю.М. Научное сопровождение проектирования экспериментальных устоев путепровода на пересечении МКАД и Осташковского шоссе. Научно-технический отчет, НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС, М., 1997г.

40. Заключение о несущей способности и деформативности основания устоев путепровода МКАД через Осташковское шоссе. Научно-технический отчет, НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС, М., 1997 г.

41. Мороз Л.Р., Сальников Б.А., Титова З.Д., Зуева М.М. Конструкции портовых гидротехнических сооружений арочно-контрфорсного типа. Транспортное строительств, №3, 1986, с.24-25.

42. Гришин Г.И. Дмитриев В.Ф., Зуева М.М.'Мороз Л.Р. Титова З.А., Хасхачих Г'.Д., Черевач Д.Ф. Причальное сооружение. Авторское свидетельство № 1094887, Бюл.№ 20, 30.05.84 г.

43. Мороз Л.Р., Титова З.А., Зуева М.М., Школьников И.Е. Сальников Б.А. Причальное сооружение. Авторское свидетельство № 1134662. Бюл. № 2.15.01.85 г.

44. Клейн Г.К. Давление и сопротивление сыпучей среды. Расчет сооружений, взаимодействующих с сыпучей средой. В кн. Строительная механика в СССР 1917-1967 г.г., Стройиздат, М., 1969 г.

45. СНиП 2.06.07.7 Нормы проектирования. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. М., 1989г.2Z5

46. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы. М., 1985 г.

47. ВСН 167-70. Технические указания по проектированию подпорных стен для транспортного строительства. Оргтрансстрой, М.,1970.

48. Руководство по проектированию подпорных стен и стен подвалов для промышленного и гражданского строительства. ЦНИИПром зданий Госстроя СССР, Стройиздат, М., 1984.

49. Бобриков Б.В. Активное давление сыпучего тела на подпорные стенки ограниченной длины, Тр.МИИТ , вып. 77, "Мосты и строительные конструкции", Трансжелдориздат, М., 1952, с.93-122.

50. Constantionesky M., Voronca А. „ Caracterul prismului d'e lunecare în. conditiile problemei în spatiu în cazul împingerii pâmîntului pe pe haramente înguste" Rev . Constructiilar si. mater. Constr.,1958, 10, №4.

51. Синельников В. В. О влиянии сил трения по боковым стенкам на величину давления сыпучей среды. Тр. МИИТ, "Строительная механика", вып. 131, 1961. с. 49-56.

52. Половинкин А.И. Об искажении трением кинематики перемещений частиц грунта, прилегающих к боковым стенкам лотка, Основания, фундаменты и механика грунтов, № I, 1963, с. 11-13.

53. Шихиев Ф.М. , Фельдман Я.Н. Некоторые случаи давления грунтов на ограждения при неплоской задаче, Тр. Гос. проектно-конструкторского и научно-иссл. института морского транспорта, вып. 15, 1967, с.88-92.

54. Дуброва Г.А. Методы определения распорного давления грунта при расчете гидротехнических сооружений, "Морской транспорт",1. М.Л. 1947.

55. Швецов Г.И. О давлении сыпучего тела на подпорные ограждения в условиях ограниченного массива, Гидротехническое строительство, № 10, 197 Т, с.22-25.

56. Швецов Г.И. Давление грунта на подпорные стены при действии равномерной нагрузки, Гидротехническое строительство, № 5, 1974, с.25-27.

57. Зеленский B.C. Определение давления сыпучей среды подпорные стенки с ребристой гранью. Основания, фундаменты и механика грунтов, №6,1969, с.6-8.

58. Емельянов Л.М., Гутьеррес П.А., Еникеев Ф.Г. Экспериментальное изучение давления песчаного грунта, Сб. тр. МГМИ, t.XXXIV "Строительная механика", Л., 1971, с.9-21.

59. Завриев К. С. Расчет щековых стен каменных мостов, Сб.института инженерных исследований НКПС, № 15, Транспечать, М.,1929, с. 123.

60. Неткачев М.И. Давление земли на парные подпорные стены, Сб.тр. Тб. ин-та инж. ж/д транспорта, т. XIV, 1947, с.71-83.

61. Зеленский B.C., Уланова Г.С. Расчет давления сыпучей среды на внутреннюю поверхность цилиндрической оболочки. Тр. Гос. проектно-изыскат. и НИИ мор. транспорта, вып.33(39), 1972,с.52-5о.

62. Ковтун А.П. К вопросу о напряженном состоянии сыпучей среды, огражденной вертикальными стенами. Тр. Одесского технологического ин-та им. Ломоносова, Т.Х1У, 1962, с.65-,74.

63. Прокофьев И.П. Теория сыпучих тел в приложении к расчету подпорных стен. СИТИ, Госстройиздат, 1934, с. 104.

64. Емельянов Л.М. Напряженное состояние засыпки, ограниченной параллельными стенками, "Советский метрополитен", № 12, 1940.

65. Клейн Г. К., Черкасов И.И. Фундаменты городских транспортных сооружений. М., Транспорт, 1985, с.117.

66. Madej Jerzy. Sposoby wyznaczania Ksztaltu Krzywych poslizqu w qruncie. "Rozpr hudrotechn". № 24, 1969

67. Mobasseri Manotschehr. Die Rippenstützmauer.Konstruktion und Grenzen ihrer Standsicherheit. Diss., Dokt. Jnq. Univ. Stutqart, 1970.

68. Tomas J.J., Anderson C.J. A method of stowinq soil movement. "J. Agris. Engug. Res.", 1968, 13, №2.

69. Constantinesku M., Voronca A. Caracterul prismului de lenucare în conditilë problemei în spatiu în cazul împigerii pämintului ре paraminte înguste. Рек constructiilar si mater. Constr., 1958, 10, № 4.

70. Синельников В.З. Экспериментальное изучение образования линий скольжения в сыпучей среде. Тр. МИИТ, вып. 131, М., 1961.

71. Яковлев П.И. Исследование кинематических факторов в засыпке за наклонными подпорными стенками. Основания, фундаменты и механика грунтов, № I, 1970.

72. Яковлев П.И:, Лубенов Р.В. Некоторые результаты экспериментальных исследований давления грунта на жесткие стенки. Гидротехническое строительство, № 7, 1968.

73. Шихиев Ф.М. Облегчение конструкций подпорных портовых сооружений путем армирования засыпки. Тр. ОИМФ, вып.2, Морской транспорт, 1962.

74. Шихиев В.М., Реут В.И. Экспериментальное исследование новых типов разгрузочных устройств. Тр. ОИМФ, вып. 13, Морской транспорт, 1957.

75. Шихиев В.М. О распределении давления сыпучих тел по высоте подпорных стен. Тр. ОИМФ, юбилейный вып., М.,1955.

76. Цагарели З.В. Экспериментальные исследования давления фунта на подпорные стены. Госстрой Груз. ССР "Технич. информ. Строит, и архитект." № 7, 1964.

77. Цагарели З.В. Крупноразмерные установки для экспериментального исследования давления грунта на подпорные стены. "Информационный бюллетень Госстроя Груз. ССР. Строительство и архитектура", № 6, 1962.

78. Емельянов JIM. К вопросу об устойчивости глубоких опор, имеющих вертикальные плоскости симметрии. Научн. зап. МГМИ, т. 15, 1948.

79. Емельянов JI.M. Расчет подпорных сооружений. Справочное пособие. Стройиздат, М., 1987.

80. Дергачев П.В. Измерение реактивных давлений грунта с помощью мессдоз высокой чувствительности. Тр. коорд. совещ. по гидротехнике, вып. 3, 1962.

81. Дергачев П.В. Измерение давления грунта электротен-зометрическим методом. Тр. ВОДГЕО, вып. 4, 1963.

82. Миндич A.JL, Ткачев Ю.К. Прибор для измерения давлений в грунтах. "Основания, фундаменты и подземные сооружения", Тр. V конф. молодых научных сотр. Госстрой СССР, НИИОСП, М., 1970.

83. D.H. Trollors, J.K.Lee. The Measurement of soil Pressures. Proceeding of the 5-th International Conference on Soil Mechanics and Fundation Engineering. Vol II, Paris, 1964.

84. Яковлев П.И., Давыдов И.В. Прибор для измерения, преимущественно контактных напряжений в грунте. Описание озобретения к авт. свид. № 154073. "Бюлл. изобретений и товарных знаков". № 8, 1963.

85. Варгин М.Н., Курзанов A.M. Прибор для Измерения напряжения в массе грунта или по контакту с сооружением. Описание изобретения к авт. свид. № 212584. Бюлл. № 9,1968.в

86. Шехтер Е.М. Устройство для определения давления грунта. Описание изобретения к авт. свид. № 299752. Бюлл. № 12, 1971.

87. Гончаров Ю.М. Применение электротензометрии для определения давления грунта на ограждающие конструкции.

88. Мурзенко Ю.Н. Мессдоза с кольцевой мембраной для измерения напряжений в грунте. Материалы II симпозиума по экспериментальным исследованиям сооружений. Новочеркасск, 1969.

89. Соколов А.Д. Мессдоза для измерения контактных давлений грунта. Экспресс-информация Мингазпрома СССР, № 21(319), 1972.

90. Хейфец В.З., Радкевич Д.Б., Петрашень И.Р. Датчик давления. Авт. свид. на изобретение № 301584, 1971.

91. Баранов Д.С. Выбор основных параметров грунтовых мессдоз из условий наименьшего искажения измеряемых давлений. "Развитие метода проволочной тензометрии для исследования строительных конструкций". Тр. ЦНИИСК, вып. 14,М., 1962.

92. Лазебник Г .3. Опытные исследования реактивного давления несвязного грунта на контакте с фундаментами и по глубине основания. НИИСК, Киев, 1966.

93. ВТУ 163-66. Временные технические указания по определению давления на контакте сооружений с грунтом при помощи датчиков СДКС. Госстрой СССР, НИИСК, Киев, 1967.

94. Гробузинский В.А., Долгов A.M., Коваль В.А. Описание изобретения к авт. свид. № 233268, Бюлл. № 2, 1969.

95. Дергачев П.В. Прибор для измерения напряжения по контакту с поверхностью сооружения. Описание изобретения к авт. свид. № 233263, Бюлл. №2, 1969.

96. Щекотихин Б.Н., Щипков Р.Б., Дубынин Н.Г. Датчик для измерения давления в сыпучих телах при модельных исследованиях. Сб. "Разработка месторождений полезных ископаемых", Новосибирск, отд. АН СССР, 1964.2.3Q

97. Рихтер В. А., Бобылев JI.M. Приборы для измерения напряжений, деформаций и перемещений в грунтах. Транспортное строительство, № 7, 1967.

98. Амарян лЛ.С., Базин Е.Т., Стрекалин Е.А. Индукционная мессдоза для измерения напряжений в грунтах. Описание изобретения к авт. свид. № 171610, Бюлл. № II, 1965.

99. Арст Г.А., Хейфец 3.3. Индуктивный датчик давления грунта. Описание изобретения к авт. свид. № 176447, Бюлл. № 22, 1966.

100. Мачтет Б.Г. Компенсационный датчик давления грунта.

101. Описание изобретения к авт. свид. № 249007, Бюлл. № 24, 1970.

102. Хейфец В.З., Радкевич Д.Б., Петрашень И.Р., Калинин

103. В.В. Датчик объемного напряженного состояния внутри затвердевающих и сыпучих материалов. Описание изобретения к авт. свид. № 268705, Бюлл. № 14, 1970.

104. Глотов Н.М., Рябинский A.C. Мессдоза для измерения нормальных и двух касательных составляющих давления грунта. Описание изобретения к авт. свид. № 317926, Бюлл. № 31,1971.

105. Баранов Д.С. Некоторые вопросы методики измерения давления в грунтах. Тр. коорд. совещ. по гидротехнике, вып. 3, 1952.

106. Хейфец В.З. О метрологии динамических напряжений в грунтах. Основания, фундаменты и механика грунтов, № 4,1971.

107. Соколов А.Д. Давление грунта на подпорные стенки с боковымиоткрылками «Гидротехника и мелиорация», № 9, 1976

108. Соколов А.Д. Давление грунтов на вертикальные ограждения с ортогональными открылками. Тр. МГМИ, т. 53, вып. «Гидротехнические сооружения, строительная механика и фундаменты», М., МГМИ, 1977.

109. Цытович H.A. Механика, грунтов. Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, М., 1951, с.99-102.

110. СНиП 2.02.01-83, Основания зданий и сооружений, Госстрой СССР, М. 1965,с.33,п. 10.

111. Пузыревский Н.П. Теория напряженности землистых грунтов. "Сб.ЛИИПС", вып. XCIX.,1929.

112. Гинсбарг Р.И., Зеленский В,С, Перспективы применения и некоторые результаты исследований уголковой набережной с контрфорсами, Тр. Гос. проектно-конструкт. и научно-исслед. института морского транспорта, вып. 15, 1967, с. 92 37.

113. Шихиев Ф.М., Фельдман Я.Н. Некоторые случаи давления грунтов на ограждения при неплоской задаче, Тр. Гос.проектно-конструк-торского и научно-иссл. института морского транспорта, вып. 15, 1967, с. 8892.

114. Лазебник Г.Е., Чернышева Е.И. О некоторых ошибках при опытном определении давления грунта на модели подпорных стенок, Гидротехническое строительство, № 4, 1968, с.39-43.

115. Зенков Р.Л. Механика насыпных грузов. Изд. "Машиностроение". М.1964. с. 83.

116. Соколов А.Д. Методика расчета устойчивости на опрокидывание анкерно-контрфорсных конструкций устоев мостов. Док. В ВНИИНТПИ Госстроя СССР, per № 10119.

117. Баранов Д.С. О погрешностях при измерении давлений в грунтах. Основания, фундаменты и механика грунтов, № 2, 1962.

118. Сидорчук В.Ф. Некоторые методические вопросы измерения давления в грунтах. Сб. "Основания, фундаменты и подземные сооружения", НИИОСП, М., 1968.

119. Нарожная З.В., Рыжов Г.В. О погрешностях измерения напряжений в грунтах при кратковременных нагрузках. Прикладная механика и техн. физика, № 4, 1972.

120. Скоблев A.M. О влиянии измерительного прибора на напряжения в грунте. Изв. АН СССР, Механика твердого тела, № 4, 1970

121. Ростовых А.Я. Пневматическое измерение размеров. Машгиз, 1948.

122. Городецкий И.Е. Основы технических измерений в машиностроении. Машгиз, 1950.

123. Городецкий И.Е. Конструкции и эксплуатация средств измерения в машиностроении. Машгиз, 1951.зг

124. Гораздовский Т.Н., Вануни В.О. Ротаметричёский прибор с цилиндрической индикаторной трубкой. Авторск свид на изобретение № 311138, 1969.

125. Гораздовский Т.Я., Вануни В.О. Применение пневматического метода в исследованиях на моделях деформационных смещений. Гидротехническое строительство, № 10, 1972.

126. Мурзенко Ю.Н. Некоторые результаты совершенствования способов тарировки мессдоз для измерения напряжений в грунте. Доклады XIV научной конф. НПИ, строит, секция. Новочеркасск, 1963.

127. Баранов Д.С. Некоторые способы измерения давлений в грунтах. Материалы к симпозиуму "Экспериментальные исследования инж. сооруж.", вып. П, Л., 1965.

128. Архипов Н.Ф. Приборы и методика измерения напряжений и порового давления в слабых водонасыщенных глинистых грунтах, "Инженерйые изыскания в строительстве. Методы инж. геолог, исследов.", Киев, Будевельник, 1972.

129. Лазебник Г.Е., Смирнов A.A. Устройство для одновременной тарировки нескольких датчиков контактного давления. Списание изобретения к авт. свид. № 214192, бюлл. № 11,1968.

130. Хейфиц В.З., Радкевич Д.Б., Коган Я.Л., Петрашень И.Р, и др. Устройство для тарировки датчиков давления грунта. Описание изобретения к авт. свид. № 247577, бюлл. № 22,1969.

131. Хейфец В.З., Радкевич Д.Б., Петрашень И.Р. Устройство для тарировки датчиков давления грунта. Описание изобретений к авт. свид. № 293188, бюлл. №5, 1971.

132. Гораздовский Т.Я., Соколов А.Д., Вануни В.О.

133. Пневматическое измерительное устройство в мессдозе. Экспресс-информация Мин. Газ. Пром., № 15 (313) М., 1972.

134. Соколов А.Д. Мессдоза для измерения контактных давлений грунта. Экспресс-информация Мин. газ. пром. № 21 (319), М., 1972.

135. Соколов А.Д. О применении пнемтатического измерительного устройства. Гидротехническое строительство, № 7, М., 1973.

136. Безухов Н.И. Теория сыпучих тел. Госстройиздат, М.,1934.

137. Безухов Н.И. Учет влияния временной нагрузки на сыпучем теле. Тр. МИИТ. вып. XXIII, М., 1932.

138. Безухов Н.И. Давление земли на подпорные стенки при наличии временных нагрузок, расположенных на поверхности. Тр. МАДИ,

139. Клейн Г.К. Строительная механика сыпучих тел. Госстрой-издат, М., 1956.

140. Клейн Г.К, Расчет подпорных стен. Изд. Высшая школа, М.1964.

141. Бескин М.Г. Давление грунта на подпорные стенки при наличии временной нагрузки на поверхности. "Исследования по теории сооружений", вып. VI, Гос. изд. литературы по строительству и архитектуре, М. 1954

142. Никифоров С.Н. Теория упрогости и пластичности. Гос. Изд. Литературы по строительству и архитектуре. М., 1955.

143. Чеботарев Г.П. Механика грунтов, основания и земляные сооружения. Перевод с англ. Под общей редакцией Н.Н. Маслова. Изд. Литература по строительству, М., 1968.

144. Клейн Г.К. Давление грунта на подпорную стену в зависимости от ее перемещений и жесткости основания. "Основания, фундаменты и механика грунтов", 1963, № 4.

145. Беспрозванная И.М. Определение давления грунта на подпорную стену с наклонной задней гранью в зависимости от ее перемещений и жесткости основания. "Основания» фундаменты и механика грунтов", № 4, 1965 г.

146. Беспрозванная И.М. Расчет подпорных стен с учетом их жесткости, перемещений и деформаций основания. "Гидротехническое строительство", № 1,1967 г

147. Емельянов Л.М. Расчет подпорных сооружений мелкого заложения. Учебное пособие. Московский Гидромелиоративный институт, М.,1980 г.

148. Рис. 1. Общий вид модели, изготовленной к проведению опыта со смещением стенки с ортогональными открылками Засыпка из Вольского песка с окрашенными прослойками через 20 мм

149. Некоторые вопросы метрологии измерения напряжений в грунтах

150. Вопросам метрологии измерения напряжений внутри грунта и на контакте с сооружением посвящено большое число публикаций и длительная дискуссия между различными школами 85,95,107,108,119,120,121,122.

151. Анализ названных и многих других исследований позволяет сделать следующие краткие выводы:

152. При измерении давлений внутри грунта вокруг мессдозы возникает концентрация напряжений, что искажает величину измеряемых давлений;

153. При измерении давления на поверхность сооружения месс дозой с гибкой мембраной, жесткость которой значительно ниже жесткости сооружения, возникает также искажение измеряемого давления, что особенно существенно при измерении активного давления;

154. При измерении давления грунта на сооружение мессдозами с податливой (недостаточно жесткой) мембраной кривые загружения и разгрузки не совпадают;

155. При тарировании мессдозы давлением воды или воздуха и в грунте результаты не совпадают, если жесткость датчика недостаточна;

156. При уменьшении диаметра мессдозы увеличивается разброс ее показаний;

157. Для получения достоверных измерений приведенный модуль деформации мессдозы должен быть значительно выше модуля деформации грунта.

158. Последнее требование по отношению к мессдозам для измерения контактных давлений выражается неравенством:-у-* 10ЕГ (1)где (1 диаметр чувствительной к давлению поверхности мессдозы при давлении р = 1 кгс/см ;

159. Ег модуль деформации грунта.

160. Как отмечалось выше, ряд мессдоз мембранного типа основан на измерении тензомтрическим методом относительной деформации упругой мембраны, в других конструкциях мессдоз измеряется прогиб центра мембраны {(рис. 1).

161. Если обозначить через Ав чувствительность измерительной системы к относительной деформации, а через АРе соответствующий порог чувствительности мессдозы, то можно записать:др 8А»-0'3 Я'

162. Условие (1) перепишем в виде:2Яр=11. ЮЕг

163. Для круглой, замещенной по контуру пластины, имеем:1. О3 1264£>- жесткость пластины.3)