автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Автоматизация проектирования и оптимизация сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов

На правах рукописи

НГУЕН НАМ ХА

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ СТАЛЕЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

(05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2007

003052255

Работа выполнена на кафедре мостов и транспортных тоннелей Московского автомобильно-дорожного института (государственного технического университета).

Научный руководитель: - доктор технических наук,

профессор

Саламахин Павел Михайлович.

Официальные оппоненты: - доктор технических наук

Шестериков Владимир Иванович, - кандидат технических наук Решетников Владимир Григорьевич.

Ведущая организация: - ОАО ЦНИИС

Защита диссертации состоится 19 апреля 2007 г. в i.Q. часов на заседании диссертационного совета Д 212.126.02 ВАК в Московском автомобильно-дорожном институте (государственном техническом университете) по адресу:

125319, Москва, А-319, Ленинградский проспект, 64, ауд. 42.

Телефон для справок - (495) 155-93-24.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МАДИ (ГТУ).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять в адрес диссертационного совета. Копию отзыва просим прислать по E-mail: uchsovet@nnadi.ru

Автореферат разослан <?£» марта 2007 года.

Просьба высылать отзывы по указанному адресу в количестве двух экземпляров, заверенные печатью.

Ученый секретарь диссертационного совех_, кандидат технических наук, профессо

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Выполнение плана

усовершенствования автодорожной сети в удаленных и быстро развивающихся экономических регионах Вьетнама тесно связано с сооружением большого количества мостов, среди которых по эффективности значительное место занимают мосты со сталежелезобетонными пролетными строениями. Качественное выполнение большого объема работ по проектированию надежных, долговечных и технологичных их конструктивных решений, удовлетворяющих минимальным затратам не только на стадии строительства, но и на стадии эксплуатации возможно лишь на базе широкого использования персональных компьютеров.

Диссертация является частью цикла актуальных научно-исследовательских работ, выполняемых на кафедре мостов и транспортных тоннелей МАДИ (ГТУ), посвященных автоматизации проектирования и оптимизации мостовых конструкций.

Цель работы. Разработка методики и программы автоматизированного проектирования и оптимизации пролетных строений балочных сталежелезобетонных автодорожных мостов по критерию минимума приведенной стоимости с целью повышения производительности труда проектировщиков, качества проектной документации и сокращения срока проектирования.

Задачи работы:

• Разработать математическую модель программы автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений, которая должна включать все основные требования действующих норм проектирования (СНиП 2.05.03-84*), а также учитывать конструктивные особенности сталежелезобетонных пролетных строений, условия их монтажа и бетонирования плиты проезжей части.

• Разработать алгоритм программы автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений по критерию минимальной приведенной стоимости по исходным данным условий их конструирования и строительства.

• На основании результатов по п.1 и п.2 разработать программу автоматизированного проектирования и оптимизации неразрезных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов.

• Исследовать влияние разных параметров конструкций пролетных строений сталежелезобетонных мостов на значение целевой функции.

• Разработать рекомендации по рациональному применению сталежелезобетонных пролетных строений мостов в условиях Вьетнама.

Объект исследования. Сталежелезобетонные пролетные строения автодорожных мостов.

Методика исследования. Расчетно-теоретическая, проверенная практикой, отражающая действительные условия работы реальной конструкции при соблюдении требований действующих нормативных документов с учетом всех её особенностей в процессе сооружения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Впервые разработаны алгоритм и программа для автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений по приведенной стоимости конструкции с учетом реальных условий. При этом параметры состояния конструкции в ходе расчета учитывают основные требования действующих нормативных документов с учетом условий реального проекта.

• Разработана методика оптимизации сталежелезобетонного пролетного строения по приведенной стоимости, позволяющая проектировщикам гибко учитывать нестабильность цен материалов в условиях рыночной экономики.

• Исследовано влияние основных параметров сталежелезобетонных пролетных строений на их массу и приведенную стоимость.

Практическая ценность заключается в том, что:

• Разработанная автором программа автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений

позволяет определять их оптимальные параметры с оптимизацией их проектного решения по минимуму приведенной стоимости, повысить качество проектной документации и сократить срок проектирования. Эффективность работы определяется возможностью резкого повышения производительности труда проектировщиков на этапе вариантного проектирования за счет использования современной вычислительной техники в режиме тесного общения инженера - проектировщика с персональным компьютером;

• Предложенные автором результаты исследований могут быть использованы при проектировании и последующем строительстве сталежелезобетонных мостов во Вьетнаме.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• Методика определения приведенной стоимости сталежелезобетонного пролетного строения и ее оптимизации методом наискорейшего спуска.

• Программное обеспечение автоматизации и оптимизации сталежелезобетонного пролетного строения.

• Результаты исследования зависимости приведенной стоимости сталежелезобетонных пролетных строений от их компоновки, применяемых в них материалов и способа возведения.

• Рекомендации по усовершенствованию конструкций пролетных строений сталежелезобетонных мостов и технологии их строительства в условиях Вьетнама.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 3 статьях, доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях (2004-2007 гг.) Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста и включает введение, четыре главы, заключение, приложение, 61 рисунок, 21 таблицу, список литературы из 96 источников.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во ведении обоснована актуальность темы диссертации, сформулирована цель исследования и поставлены задачи исследований.

Первая глава посвящена обзору конструктивных решений сталежелезобетонных пролетных строений, применяемых в мировом мостостроении, тенденций их развития и усовершенствования, рассмотрено состояние автоматизации их проектирования и оптимизации.

Отмечена тенденция упрощения конструктивных решений сталежелезобетонных пролетных строений с целью применения более простой технологии изготовления элементов на заводе и монтажа на месте их возведения.

Отмечены работы М.К. Бородича и H.A. Карцевой, А.М. Гусева, П.И. Сикало, В.М. Картопольцева, A.B. Циванюк, A.A. Алексеева, Э.М. Гитмана, К.Х. Толмачева, Л.Г. Горынина, В.Т. Илюшенко, Е.Л. Тараданова, О.В. Шишова, Т.А. Александровой и «Ленгипротрансмост» по расчету и автоматизации проектирования сталежелезобетонных пролетных строений.

При анализе работ, посвященных выбору критериев оптимизации несущих конструкций, отмечены работы Е.О.Патона, Н.С. Стрелецкого, П.М. Саламахина, Я.М. Лихтарникова и Е.С. Савивицкого. В диссертации при разработке программы автоматизированного проектирования в качестве целевой функции принята приведенная стоимость пролетных строений.

Работы по автоматизации проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений выполняют и в других ведущих проектных организациях и вузах России. Однако опыт этих работ не освещен в доступных для инженерной общественности публикациях.

Во второй главе обоснован выбор конструктивных и технологических решений сталежелезобетонных пролетных строений с учетом достижений современной техники и технологии строительства мостов в условиях Вьетнама.

Главные стальные балки их пролетных строений приняты с упрощенным конструктивным решением (рис. 1) с увеличенной толщиной стенки, с исключением продольных ребер жесткости, уменьшением количества поперечных связей и увеличением длины монтажных блоков по условию доставки на стройку водными транспортными средствами.

Ьт Т Ьр в Ьр Т Ьт

Р 6 5 7 \ \Л < к ' '

2 к 1 1 1к

• Х

у /

3/ 1 м ■ Зх/„ 4 ""

' - В

Рис.1. Поперечное сечение сталежелезобетонного пролетного строениям - главная стальная балка; 2 - поперечное ребро жесткости; 3 - поперечная балка; 4 - домкратная балка; 5 - железобетонная плита проезжей части; 6 - цилиндрический упор с головкой; 7 - поперечная высокопрочная арматура

Железобетонная плита проезжей части принята монолитной с возможностью расположения в ней продольной и поперечной напрягаемой арматуры.

Сборка стальных конструкций на берегу (на насыпи или подмостях) и установка в пролет предполагается методом циклической продольной надвижки с применением аванбека или временных опор.

Изготовление монолитной плиты проезжей части производится бетонированием последовательно по стадиям на стационарных или перемещающихся подмостях с обоих берегов или с середины пролета к берегам в зависимости от реальных условий строительства.

При разработке математической модели программы автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений приняты следующие положения:

• Расчеты железобетонной плиты на местное действие временной и постоянной нагрузок в поперечном направлении выполняются по общепринятой в России методике с проверками по прочности, выносливости и трещиностойкости.

• Усилия и деформации в сечении главных балок определяются исходя из учета упругой работы балок при их суммировании на всех стадиях работы сталежелезобетонной конструкции с учетом ее технологического процесса строительства.

• Пространственная работа пролетного строения учитывается путем введения для различных временных нагрузок коэффициентов поперечной установки, определяемых методами рычага или внецентренного сжатия в зависимости от компоновки поперечного сечения пролетного строения.

• Определение усилий и деформаций в сечении неразрезных сталежелезобетонных балок от постоянных и временных нагрузок и прочих воздействий осуществляется по методу сил с учетом неравномерного распределения жесткости по длине конструкции, соответствующей каждой стадии ее работы и напряженному состоянию, т.е. вовлечения железобетонной плиты в совместную работу со стальной балкой.

• При оценке напряженного состояния сечений главной балки учитываются все основные сочетания нагрузок и воздействий, регламентированные в СНиП 2.05.03-84*.

• Расчеты элементов сталежелезобетонной балки выполняются в строгом соответствии со СНиП 2.05.03-84*.

• Меры регулирования усилий на каодом этапе бетонирования плиты должны исключать возникновение в железобетонной плите растягивающих напряжений, превышающих допустимые пределы по СНиП 2.05.03-84*

В третьей главе приведены разработанные алгоритм и программа автоматизации проектирования сталежелезобетонных пролетных строений по минимуму их приведенной стоимости

Формула для приведенной стоимости сталежелезобетонного пролетного строения представляется следующим образом:

п

спр = Д, + (СагСаг + САр6Ар +СЬ\/Ь), (1) 1=1

где С31 - стоимость одной тонны составляющих стальных конструкций;

Саг - стоимость одной тонны обычной арматурной продукции;

САр - стоимость одной тонны высокопрочной арматурной продукции;

Сь - стоимость одного кубометра бетонной продукции;

65/ -масса составляющих элементов стальной конструкции;

6аг- масса обычной арматуры;

<Я,Р - масса высокопрочной арматуры; - объем бетона плиты проезжей части.

В качестве обобщенной схемы конструкции принято балочно-неразрезное сталежелезобетонное пролетное строение, имеющее п (>2) пролетов с длинами Ь, и общей длиной Ц. Длина пролетов задается в исходных данных и определяется заранее, исходя из гидрогеологических условий местности и подмостового габарита.

Поперечное сечение пролетного строения предлагаемой конструкции (рис.1) имеет произвольное число главных балок пбал (>2), расстояние между которыми одинаково и равно /„. Монолитная железобетонная плита проезжей части толщиной Ьь имеет общую ширину В. Поперечная высокопрочная арматура из арматурных канатов, натянутая на бетон на одинаковом расстоянии 1Ар по длине пролета в зависимости от расстояния между главными балками /„.

Исходя из принятой расчетной модели, в которой все положения расчета элементов сталежелезобетонного пролетного строения полностью соответствуют требованиям действующих норм проектирования (СНиП 2.05.03.84*), задача проектирования сформулирована в следующем виде:

минимизация целевой функции ЦХ) = Спр

при ограничениях д,(Х) >0,1= 1,..,т; 9/х) ¿0,] = т+1,..,п, где Спр - приведенная стоимость сталежелезобетонного пролетного строения, определяемая по формуле (1);

д,(Х) > 0 - усповия прочности элементов пролетного строения, его жесткости и местной устойчивости стенок их главных балок, установленные СНиП 2.05.03.84*;

д/Х) > 0 - конструктивные, технологические и эксплуатационные требования (минимальные и максимальные толщины стенки, поясов, толщина плиты и т.п.).

В качестве варьируемых параметров приняты число и высота главных балок, марка стали, марки арматуры, класс прочности бетона и опорные моменты регулирования.

Последовательность операций программы

автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонного пролетного строения представлена в виде блок - схемы (рис.2).

Блоки I и II обеспечивают ввод пользователем программы исходных данных и выбор типа конструктивного решения и способа его возведения.

В блоке Ш-а автоматически определяются шаги и диапазоны изменения независимых параметров в процессе оптимизации: число главных балок, высота главной балки.

В блоке Ш-б производится расчет железобетонной плиты проезжей части на местное действие нагрузки. Размеры плиты (толщина плиты, высота вута, количество арматуры в поперечном направлении) определяются по условию прочности, выносливости и трещиностойкости в трех сечениях: консоль, над балкой и между главными балками.

В блоке 1У-(а...в) производится два цикла корректировки размеров сечения сталежелезобетонной балки. Первый -внутренний для каждого значения усилий, вычисляемых в блоке IV-а. Рекуррентный процесс корректировки начинается с первоначальных размеров и продолжается до того, как главные балки достигают размеров с минимальной площадью стальной балки при соблюдении условий д,(Х) и д,(Х) в формуле (1). Поскольку найденные размеры сталежелезобетонной балки после первого цикла соответствуют усилиям, вычисляемым по геометрическим размерам в блоке IV—а, то после завершения внутреннего цикла, внешний цикл начинается вычислением

геометрических характеристик сечений с найденными во внутреннем цикле размерами. Цикл завершится, когда разность веса стальной балки между последним и предыдущим циклами будет меньше допускаемого значения бтл = 0.1%.

Рис.2. Блок-схема алгоритма программы автоматизации и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений

В блоке IV—г производится вычисление значения и минимизация целевой функции по параметрам: опорных моментов

поддомкрачивания и опускания, силы натяжения продольной высокопрочной арматуры. При завершении этой работы производится переход к блоку V, в противном случае выполняется следующий шаг изменения независимых параметров и осуществляется переход к блоку III.

В блоке V производится запись результатов проектирования с рекомендуемым вариантом конструктивного решения, соответствующим минимальному значению целевой функции в специальные файлы, которые удобны для анализа, после чего осуществляется переход к блоку II для получения нового проекта с другими конструктивными выборами.

Программа разработана на языке программирования Visual Basic 6.0 в виде модулей с удобным интерфейсом для диалога проектировщика с компьютером.

В главе четвертой с помощью разработанной программы автоматизированного проектирования произведено исследование влияния независимых параметров неразрезных балочных сплошностенчатых сталежелезобетонных пролетных строений на их приведенную стоимость. В работе получено значение приведенной стоимости 1м2 сталежелезобетонных пролетных строений мостов с трех-, четырех- и пятипролетной схемами с соотношением длины крайних пролетов к центральному 0,75:1,00 (с длиной центрального пролета 20; 36; 48; 64; 84; 100; 120; 140 и 160 м ) для габаритов Г-9+2*0,75 и Г-16,5+2*0,75. Рассмотрены четыре варианта железобетонной плиты: без натяжения высокопрочной арматуры (ВПА), с натяжением ВПА в продольном направлении над опорой, с натяжением ВПА в поперечном направлении и с натяжением ВПА в обоих направлениях. В зависимости от количества использованных листов в поясах получалось разное распределение реальной площади поясов по длине пролета.

На рис. 3,а приведены полученные зависимости стоимости пролетных строений от величины основного пролета с разными вариантами компоновки поясов главных стальных балок, а на рис.3,6 - с различными конструктивными решениями плиты

проезжей части. Анализ этих зависимостей позволил сделать следующие выводы:

• Стоимость 1м2 пролетных строений в зависимости от величины основного пролета для разных конструктивных решений пролетных строений габаритом Г9+2х0,75 с главными балками из стали марки 15ХСНД описывается с достоверностью аппроксимации И2 & 0,9984, приведенными в диссертации полиномами второй степени.

• Разница стоимостей пролетных строений с идеальной и реальной компоновкой поясов из 3...5 листов составляет не более 5% для пролетов менее 60 м и примерно до 10% для пролетов до 160 м.

20 40 60 80 100 120 140 160

Длина пролета Цм)

■ идеальное сечение с поп.ВПА • сечение с 2 листов с поп.ВПА

- сечение с 3 листов с поп ВПА

■ сечение с 4 листов с поп ВПА

- сечение с 5 листов с поп.ВПА

40 60 80 100 120 140 16С Длина пролета Цм)

-0-без ВПА в плите —♦— с продольной ВПА в плите —А— с поперечной ВПА в плите —■— с ВПА в двух направлениях

Рис. 3. Зависимость стоимости 1м2 пролетных строений от величины пролетов: а - для разных конструктивных решений поясов; б - для разных вариантов железобетонной плиты с компоновкой поясов из 4

листов

• Разница стоимостей пролетных строений с идеальной и реальной компоновкой поясов из 2 листов составляет менее 5% для пролетов до 40 м, до 10% для пролетов 60 м и не более 19% для пролетов 160 м.

• С целью упрощения технологии изготовления балок целесообразно применять балки с компоновкой поясов из 2...3 листов при пролетах до 40 м, из 3...4 листов при пролетах до 40...80

м и из 5 листов при пролетах 80... 100 м. При такой компоновке поясов главных балок разница стоимости между идеальными и реальными конструкциями находится в пределах 5%.

• Применение ВПА в поперечном направлении железобетонной плиты (в обоих случаях - с ВПА только в поперечном направлении и с ВПА в обоих направлениях плиты) позволяет уменьшить толщину плиты проезжей части и сэкономить 5...7% металла (стальных конструкций), 15% стоимости для пролетов до 64 м и примерно 10% для больших пролетов.

• Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях с целью обеспечения трещиностойкости железобетонной плиты в этих сечениях несущественно уменьшает толщину плиты, несущественно сокращает расход металла (<3%) и примерно с таким же процентом уменьшает стоимость одного квадратного метра пролетного строения.

• Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях в сочетании с натяжением ВПА в поперечном направлении плиты весьма эффективно в пролетах более 120 м, где можно сократить расход металла главной балки до 10% и сэкономить до 12% стоимости. В случае натяжения продольной ВПА без применения ВПА в поперечном направлении плиты эффективность невелика, она составляет лишь 3...4% и по расходу стали и по стоимости.

На рис. 4 приведены полученные зависимости стоимости пролетных строений от величины основного пролета с различным количеством неразрезных пролетов и разными габаритами, различным количеством главных балок в их поперечном сечении. Анализ этих зависимостей позволил сделать следующие выводы:

• Как и следовало ожидать, количество пролетов в неразрезных пролетных строениях при одинаковом значении основных пролетов, одинаковом габарите и одинаковом решении железобетонной плиты проезжей части не вызывает существенного влияния на стоимость 1м2 пролетного строения: при пролетах до 48 м отклонение составляет лишь 1%, при пролетах до 100 м - 2% и для больших пролетов около 5% (рис.4,а, б).

2 -I-1-,-.-1-.-,-

20 40 60 80 100 120 140 16C Длина пролета L(m)

-В— Г9+2х0 75 - 3 пр. без ВПА -в- Г9+2х0.75 - 5 пр без ВПА —■—Г16.5+2х0.75 -3 пр без ВПА —Г16 5+2x0 75 - 5 пр. без ВПА

в; 17 22

1"

§ 12 х

1 7 О

2

20 40 60 80 100 120 140 160

Длина пропета Цм)

—А—2 бал без ВПА -G-4 бал без ВПА -в—6 бал без ВПА -±-2 бал с ВПА —•—4 бал с ВПА —»-6 бал. с ВПА

20 40 60 80 100 120 140 16С Длина пролета Цм)

-В—Г9+2х0.75 - 3 пр. с ВПА —0—Г9+2Х0.75 - 5 пр с ВПА

Г16 5+2x0 75 - 3 пр с ВПА —*—Г16.5+2x0 75 - 5 пр. с ВПА

Г 08 0.6

£

| 04 0.2 0

20 40 60 80 100 120 140 160 Длина пролета Цм)

—А—2 балки без ВПА -в—4 балки без ВПА -в—6 балок без ВПА —а—2 балки с ВПА -в—4 балки с ВПА —»—6 балок с ВПА

Рис. 4. Зависимость стоимости 1м2 пролетных строений от количества неразрезных пролетов: а - без применения ВПА; б - с натяжением ВПА в поперечном направлении плиты; в - от количества главных балок в поперечном сечении; г - расход стали

• Интенсивность нарастания стоимости 1м2 пролетных строений с меньшим габаритом при возрастании пролета нарастает быстрее стоимости 1м2 пролетных строений с большим габаритом (рис.4,в). При пролетах длиной до 100 м стоимость 1м2 пролетных строений с габаритом Г-9+2х0,75 меньше стоимости 1м2 пролетных строений с габаритом Г—16,5+2*0,75 на 7%, при пролетах больше 100 м она стала больше.

• При использовании ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении при пролетах более 50 м оптимальное количество балок равно двум, при меньших пролетах -четырем.

• В пролетных строениях без ВПА в железобетонной плите проезжей части при пролетах до 90 м оптимальное количество балок равно четырем, а при больших пролетах-двум.

• Большее количество главных балок в поперечном сечении пролетных строений приводит к большему расходу стали, который при любом количестве главных балок возрастает по квадратичному закону в зависимости от величины пролета, стоимость железобетонной плиты проезжей части уменьшается при увеличении количества главных балок.

• Применение ВПА в поперечном направлении плиты, в случае двух главных балок, позволяет значительно уменьшить толщину железобетонной плиты (толщина железобетонной плиты равна 31см при натяжении ВПА по сравнению с 46 см без ее применения) и в результате значительно понизить стоимость плиты. При увеличении числа главных балок, этот эффект уменьшится, так как расстояние мезду главными балками уменьшается, толщина железобетонной плиты при этом назначается минимально допустимой (при числе главных балок 6 толщина железобетонной плиты в обоих вариантах одна и та же и равна минимально допустимой - 20 см).

На рис. 5 приведены полученные зависимости стоимости пролетных строений, спроектированных из разных марок сталей, от величины основного пролета. Получены также зависимости стоимости пролетных строений, спроектированных с использованием разных классов бетона. Анализ этих зависимостей позволил сделать следующие выводы:

• Расход стали на 1м2 пролетного строения возрастает по квадратичному закону в зависимости от величины пролета.

• Применение стали 10ХСНД позволяет уменьшить ее расход по сравнению с расходами в конструкциях из стали 16Д не более чем на 15%.

• При пролетах до 60 м по экономическим соображениям целесообразно применение стали 16Д, в диапазоне пролетов 60100 м - стали 15ХСНД, при пролетах более 100м - стали 10ХСНД.

• Класс бетона несущественно влияет на стоимость 1м2 пролетных строений, отклонение стоимости не превышает 1%.

• Применение более прочных бетонов не обеспечивает существенного уменьшения толщины плиты, но приводит к повышенной усадке.

• Для железобетонной плиты проезжей части в связи с изложенным целесообразно применять популярные классы В35-В45.

Рис. 5. Зависимость стоимости и расхода стали 1м2 пролетных строений от материала главных балок: а - стоимость; б - расход стали (снизу соответственно пролета длиной 20,36,48, 64, 84,100,120,

140 и 160 м)

На рис. б.а приведены полученные зависимости оптимальной высоты балок принятых пролетных строений, спроектированных из разных марок сталей с применением разных конструктивных решений плиты проезжей части, от величины основного пролета. На рис.6.6 приведены полученные зависимости прогибов в середине пролета тех же пролетных строений. Анализ этих зависимостей позволил сделать следующие выводы:

• Высота главных балок в зависимости от величины пролета изменяется по закону

«А (2)

а относительная высота по закону

Н„ = а2/<\ (3)

в которых приведенные в диссертации значения а1, а2, (3^ (32 зависят от марок стали, количества главных балок, конструктивного решения проезжей плиты и находятся в диапазоне изменения: ^>0, 1>а2>0, 1>р1>0, 0>р2> —1.

н(си) а) 500

20 40 60 80 100 120 140 160 Длина пролета Ци)

-1 БД без ВПА -ЮХСНДбеэ ВПА -15ХСНДс8ПА

-15ХСНД без В П/1

-16ДСВПА

-ЮХСНДсВПА

40 60 80 100 120 140 160 Длина пролета Цм)

-16Дбез ВПА -ЮХСНДбез ВПА • -15ХСНДсВПА

-15ХСНДбез ВПА

-16ДСВПА

-ЮХСНДсВПА

Рис. 6. Зависимость высоты главных балок и прогиба пролетных строений от материала главных балок: а - высота главных балок; б -прогиб в середине центрального пролета

• Применение более прочной стали позволяет уменьшить высоту главных балок. При пролетах до 90 м высота главных балок из стали 15ХСНД меньше на 20% по сравнению с её высотой из стали 16Д, а из стали 10ХСНД на 25...30%. При пролетах более 100 м высота главных балок уменьшается соответственно на 15... 18% и 25%.

• Применение высокопрочной арматуры в железобетонной плите обеспечивает уменьшение высоты главных балок на 8... 10% за счет снижения собственного веса пролетных строений и увеличения высоты вута.

• В исследованном диапазоне пролетов оптимальная высота определялась условиями прочности материала балок, все принимаемые оптимальные варианты конструктивных решений имеют прогибы меньше предельно возможных (1/400 = 0,0025).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненной работе поставлена и решена задача автоматизации проектирования и оптимизации параметров сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов по минимальной приведенной стоимости.

При этом:

• Разработаны алгоритм и программа автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с применением ПК на основе использования инженерного метода последовательных приближений к искомому решению при удовлетворении основных требований СНиП 2.05.03-84*.

• Разработаны рекомендации по использованию созданной программы для выбора практически оптимального решения сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на стадии их вариантного проектирования.

• С помощью разработанной программы проектирования проведено исследование влияния независимых параметров сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на их стоимость.

Проведенный анализ влияния независимых параметров на стоимость сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов позволил сделать следующие основные выводы:

1. Получены зависимости стоимости 1м2 сталежелезобетонных пролетных строений от величины основного пролета в виде полиномов второй степени. С их помощью представляется возможным экстраполировать полученные результаты на область неисследованных пролетов.

2. С целью упрощения технологии изготовления балок целесообразно применять балки с компоновкой поясов из 2...3

листов при пролетах до 40 м, из 3...4 листов при пролетах до 40...80 м и из 5 листов при пролетах 80... 100 м. При такой компоновке поясов главных балок разница стоимости между идеальными и реальными конструкциями находится в пределах 5%.

3. Применение ВПА в поперечном направлении железобетонной плиты позволяет уменьшить толщину плиты проезжей части и сэкономить 5... 7% металла (стальных конструкций), 15% стоимости для пролетов до 64 м и примерно 10% для больших пролетов.

4. Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях с целью обеспечения трещиностойкости железобетонной плиты в этих сечениях несущественно уменьшает толщину плиты, несущественно сокращает расход металла (<3%) и примерно с таким же процентом уменьшает стоимость одного квадратного метра пролетного строения.

5. Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях в сочетании с натяжением ВПА в поперечном направлении плиты весьма эффективно в пролетах более 120 м, где возможно сократить расхода металла главной балки до 10% и сэкономить до 12% стоимости. В случае натяжения продольной ВПА без применения ВПА в поперечном направлении плиты эффективность невелика, она составляет лишь 3...4% и по расходу стали и по стоимости.

6. Оптимальное количество главных балок целесообразно принимать равным двум при пролетах более 50 м в случае использования ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и при пролетах более 90 м при не использовании ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и четырем при меньших пролетах.

7. Применение стали 10ХСНД позволяет уменьшить ее расход по сравнению с расходами стали в конструкциях из 16Д не более чем на 15%.

8. При пролетах до 60 м по экономическим соображениям целесообразно применение стали 16Д, в диапазоне пролетов 60... 100 м - стали 15ХСНД, при пролетах более 100 м - стали 10ХСНД.

9. Класс бетона несущественно влияет на стоимость 1м2 пролетных строений, отклонение стоимости не превышает 1%.

10. Для железобетонной плиты проезжей части по экономическим и эксплуатационным соображениям целесообразно применять популярные классы В35*В45.

11. При пролетах до 90 м высота главных балок из стали 15ХСНД меньше на 20% по сравнению с её высотой из стали 16Д ,а из стали 10ХСНД на 25...30%. При пролетах более 100 м высота главных балок уменьшается соответственно на 15... 18% и 25%.

12. В исследованном диапазоне пролетов оптимальная высота определялась условиями прочности материала балок, все принимаемые оптимальные варианты конструктивных решений имеют прогибы меньше предельно возможных.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих публикациях:

1. Нгуен Нам Ха. Алгоритм программы «Автоматизация проектирования сталежелезобетонных пролетных строений» // Вопросы проектирования, строительства и эксплуатации автодорожных мостов и тоннелей. - Сборник науч. трудов/МАДИ (ГТУ) - Москва, 2004 - С. 129 - 140.

2. Нгуен Нам Ха. Автоматизация проектирования и оптимизация сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов // Транспортное строительство, 2007. №2 -С.23 - 25.

3. Нгуен Нам Ха. Программа автоматизации проектирования и оптимизация сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов // Наука и техника в дорожной отрасли, 2007. №2. (в печати).

Подписано в почать 28.02.2007г. Формат 60x84/16

Печать офсетная Уел печ л 1.1 Уч -изд л 0,9

Тираж 100 экз Заказ НО

Ротапринт МАДИ (ГТУ) 125319, Москва. Ленинградский проел , 64

ВЕДЕНИЕ

Глава 1. Состояние вопроса, цель и задачи исследований.

1.1. Обзор применения и развития сталежелезобетонных пролетных строений.

1.2. Состояние автоматизации проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений.

1-3- Цель и задачи исследования.

Глава2. Математическая модель программы автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов.

2.1. Выбор конструктивного и технологического решения.

2.2. Общие положения математической модели программы автоматизированного проектирования принятой конструкции.

2.3. Особенность математической модели программы проектирования.

2.4. Выводы по главе 2.

Глава 3. Разработка алгоритма и программы автоматизации проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов.

3.1. Вводные замечания к постановке задачи.

3.2. Принятые критерия оптимальности и целевая функция.

3.3. Принятые обобщенная схема конструкции, параметры оптимизации, формулировка задачи оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений.

3.4. Выбор метода оптимизации.

3.5. Описания алгоритма оптимизации параметров главной балки.

3.5.1. Алгоритм определения размеров поперечного сечения главной балки.

3.5.2. Алгоритм оптимизации неразрезного сталежелезобетонного пролетного строения по параметрам регулирующих моментов.

3.6. Выводы по главе 3.

Глава 4. Результаты оптимизации неразрезных балочных сплошностенчатых сталежелезобетонных пролетных строений по критерию приведенной стоимости.

4.1. Вводные замечания.

4.2. Исследование зависимости целевой функции от основных параметров.

4.2.1. Влияние величины пролета и компоновки поясов главных балок на стоимость пролетных строений.

4.2.2. Влияние конструктивных решений железобетонной плиты на расход стали и приведенную стоимость пролетного строения.

4.2.3 Влияние количества пролетов и габаритов на стоимость пролетного строения.

4.2.4 Влияние количества главных балок на стоимость пролетного строения.

4.2.5 Влияние материала главных балок на стоимость пролетного строения.

4.2.6 Влияние класса бетона на стоимость пролетного строения.

4.2.6 Зависимость целевой функции от момента регулирования.

4.3. Исследование зависимости оптимальной высоты балок от величины пролета различных вариантов конструктивных решений сталежелезобетонных пролетных строений.

4-4. Выводы по главе 4.

Актуальность работы. В плане развития автомобильного транспорта и автомобильно-дорожной сети Вьетнама на 2000-2020 гг., подтвержденном Премьер-министром Вьетнама в ноябре 2002 [96] особое внимание уделяется усовершенствованию автомобильных дорог в удаленных и быстро развивающихся экономических регионах.

Одним из потенциально-экономических регионов Вьетнама является провинции при дельте Меконга. Общая площадь этого региона около 47.000 км2, что составляет почти 15% территории Вьетнама. При численности населения 25 мл. чел., что составляет 31% от населения страны, национальный доход составляет 35^-40% от государственного. Регион имеет самую плотную речную систему страны (0,68 км реки/км ). Гидрогеологические условия характеризуются изменяющими руслами рек и слишком нестабильными слабыми грунтами. Вся территория дельты находится на насыщенных песчано-глинистых мелкозернистых фунтах с глубиной залегания 40-^80 м, а иногда до 100 м в зоне сильного действия морского прилива. а! шн шш]

Мтюи

Ыщ 9Ж

7иА»,

Vinh РЛапщ

V,Рыт ГШI

SMn>tN< t'f trn I Н! MINf t Hi

Рис. 1. Карта дельты Меконга

Протяженность автомобильных дорог в регионе составляет более четырех тысяч км, в том числе около полторы тысяч км национальной категории. В настоящее время на автомобильных дорогах этого региона эксплуатируется около 1200 мостов (примерно 1 мост/3 км дороги). Тем не менее, имеются многие районы, которые отделяются от других частей реками и каналами. Обеспечение сообщения с этими районами осуществляется паромами, которые в будущем предполагается заменить мостами. Почти 70% эксплуатируемых мостов необходимо заменить или реконструировать, чтобы обеспечить современным требованиям по пропускной способности, грузоподъемности и подмостовым габаритам для судоходства. На рис. 2 приведен один из мостов в регионе, который был сооружен в 70-х годах прошлого века. Его русловой пролет 24,6м не удовлетворяет современным требованиям по грузоподъемности и подмостовому габариту.

Рис. 2. Мост Ан-хоа через реку Вамко (провинция Лонг-ан), схемы 4x18,6+24,7+3x18,6 был сдан в эксплуатацию в 1979 г. Пролетное строение из сборных преднапряженных балок, спроектированных на нагрузку HS-20-44 по американскому стандарту AASHTO

Рис. 3. Общий вид река Вамко с второй категорией судоходства

Кроме автомобильно-дорожной сети, самым популярным и удобным видом сообщением в регионе является водный транспорт с тысячами километров рек и каналов. Судоходные пути от 1-го до 3-го класса по государственному стандарту имеют протяженность около двух тысяч км., и должны иметь судоходные пролеты не менее 50 80м и высоту под мостом не менее 7 ^ Юм.

1^50-60м Г===Т==Г1

60 - Юм л—f==\J 80м ^ VftrT^

--

80 - 120м

Рис.4. Характерный рельеф русла реки в регионе дельты Меконга и подмостовой габарит

Характерный рельеф русла рек и каналов в этой равнине имеет вид в рис.4. Уровень воды не только зависит от сезонного паводка, но и сильно от прилива.

Выполнение плана усовершенствования автодорожной сети региона будет связано с сооружением большого количества мостов. В 60-х гг. прошлого века был сдан в эксплуатацию ряд сталежелезобетонных мостов на магистралях, соединяющих большие города Меконга. При этом применялись разные схемы пролетных строений мостов: разрезные с пролетом до 30 м; неразрезные с пролетом до 126 м и консольно-подвесные с пролетом до 64 м . Опираясь на опыт сооружения и эксплуатации отечественных мостов разных схем во Вьетнаме для дельты Меконга были разработаны технико-экономические обоснования совершенствования балочно-разрезных и балочно-неразрезных сталежелезобетонных пролетных строений для широкого применения. В конце 2003 г. были сданы в эксплуатацию для внутрихозяйственных дорог в первую очередь 39 и во вторую 25 сталежелезобетонных мостов балочно-разрезной схемы с общей длиной каждого моста до 70м. Среди них самый большой пролет достигает, 36м.

По сравнению с другими мостовыми конструктивными решениями, которые широко применяются в мостостроении Вьетнама (предварительно напряженные железобетонные пролетные строения, сооружаемые навесным бетонированием), сталежелезобетонные мосты в дельте Меконга отличаются следующими достоинствами:

1. Рациональны для пролетов 40-Н00 м, соответствующих требованиям подмостовых габаритов в регионе с небольшой архитектурной высотой.

2. Их малый собственный вес по сравнению с железобетонными пролетными строениями тех же пролетов позволяет упростить конструкции и уменьшить размеры опор и фундаментов мостов.

3. Гибкое вписывание в условиях местности за счет возможности произвольной компоновки схемы моста.

4. Высокие эксплуатационные показатели и надежная совместная работа монолитно-железобетонной плиты проезжей части со стальными балками.

5. Простота технологии строительства. Стальные неразрезные балки сооружают методом продольной надвижки, плиту проезжей части бетонируют на стационарных или унифицированных перемещающих опалубках.

6. Удобная доставка водным транспортом на строительную площадку металлических конструкций, заранее изготовленных на заводах .

7. Более короткий срок строительства за счет параллельного сооружения опор и сборки стальных балок на берегу.

Огромные задачи по строительству мостов во Вьетнаме потребуют ряд эффективных экономико-технических решений на базе современного научно-технического прогресса и рациональном использовании инвестиций. Проектным организациям придется внедрять информационные технологии в различные сферы производства, и в первую очередь в автоматизацию проектирования мостовых конструкций, которая тесно связана с их оптимизацией в рамках действующих нормативных документов с выполнением требований реального проектирования.

В настоящее время во вьетнамских ведущих проектных организациях начинают внедрять программы автоматизированного проектирования разных мостовых конструкций: свайных фундаментов, опор и устоев мостов, железобетонных пролетных строений, сооружаемых методом навесного бетонирования или циклической продольной надвижки, стальных и пролетных строений. Большинство этих программ осуществляется без оптимизации конструкции и остается на уровне автоматического расчета при заранее заданных размерах конструкции и требований.

В практике мирового мостостроения оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений выполнено много работ. В зависимости от конкретных условий в них используются разные критерии оптимизации конструкции и достигнута разная степень эффективности при разработке реальных проектов.

Чаще используется критерий минимального расхода материалов, при этом получают оптимальное распределение металла по длине балок. Большой интерес представляет проектирование главных балок неразрезных сталежелезобетонных пролетных строений по критерию заводской стоимости (в которой учеты затраты изготовления конструкции), и критерию приведенных затрат.

Возникают новые тенденции, которые существенно влияют на выбор критерия оптимизации конструкций. Рыночные отношения между заказчиками и подрядчиками требуют искать наиболее экономичное решение не только на стадии строительства, но и на стадии эксплуатации. Заказчиков интересуют долговечные и надежные мосты, подрядчиков - конструкции и технологии, требующие минимальных трудовых затрат. Трудозатраты начинают играть первостепенную роль в связи с постоянным ростом стоимости труда.

Каждое мостовое сооружение должно удовлетворять ряду требований: технических, технологических, экологических, экономических и т.д. Общая стоимость сооружения слагается из стоимости материалов конструкций, стоимости строительства, стоимости вспомогательных конструкций, стоимости содержания и эксплуатации.

Это служит достаточным обоснованием вывода, что задача оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений по приведенной стоимости конструкции с учетом реальных условий, представляется актуальной.

Диссертация является частью цикла актуальных научно-исследовательских работ, выполняемых на кафедре мостов и транспортных тоннелей МАДИ, посвященных автоматизации проектирования и оптимизации мостовых конструкций.

Цель работы. Разработка методики и программы автоматизированного проектирования и оптимизации пролетных строений балочных сталежелезобетонных автодорожных мостов по критерию минимума приведенной стоимости с целью повышения производительности труда проектировщиков, качества проектной документации и сокращения срока проектирования.

Задачи работы:

1 .Разработать математическую модель программы автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений, которая должна включать все основные требования действующих норм проектирования (СНиП 2.05.03-84*) а также учитывать конструктивные особенности сталежелезобетнных пролетных строений, условия их монтажа и бетонирования плиты проезжей части. Модель должна также отражать работу конструкции на всех стадиях её создания и работы при различных сочетаниях нагрузок и воздействий.

2.Разработать алгоритм программы автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений по критерию минимальной приведенной стоимости по исходным данным условий их конструирования и строительства.

3.На основании результатов по п.1 и 2 разработать программу автоматизированного проектирования и оптимизации неразрезных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов, которая может быть использована в практике вариантного проектирования.

4.Исследовать влияние отдельных параметров конструкции пролетного строения на значение целевой функции.

5.Разработать рекомендации по рациональному применению сталежелезобетонных пролетных строений в условиях Вьетнама.

Объект исследования. Сталежелезобетонные пролетные строения автодорожных мостов.

Методика исследования. Расчетно-теоретическая, проверенная практикой, отражающая действительные условия работы реальной конструкции при соблюдении требований действующих нормативных документов с учетом всех её особенностей в процессе сооружения.

Научная новизна работы заключается в следующем:

1.впервые разработаны алгоритм и программа для автоматизированного проектирования и оптимизации сталежелезобетонных пролетных строений по приведенной стоимости конструкции с учетом реальных условий. При этом параметры состояния конструкции в ходе расчета учитывают основные требования действующих нормативных документов с учетом условий реального проекта;

2.разработана методика оптимизации сталежелезобетонного пролетного строения по приведенной стоимости, позволяющая проектировщикам гибко учитывать нестабильность цен материалов в условиях рыночной экономики;

3.исследовано влияние основных параметров конструкции сталежелезобетонных пролетных строений (размеров стальной балки, железобетонной плиты, расчетного сопротивления стали главных балок) на массу главных балок и приведенную стоимость пролетного строения.

Практическая ценность заключается в том, что:

1 .разработанная автором программа автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений позволяет определять их оптимальные параметры с оптимизацией их проектного решения по минимуму приведенной стоимости, повысить качество проектной документации и сократить срок проектирования. Эффективность работы определяется возможностью резкого повышения производительности труда проектировщиков на этапе вариантного проектирования за счет использования современной вычислительной техники в режиме тесного общения инженера -проектировщика с персональным компьютером;

2.предложенные автором результаты исследований могут быть использованы при проектировании и последующем строительстве сталежелезобетонных мостов во Вьетнаме.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. методика определения приведенной стоимости сталежелезобетонного пролетного строения и ее оптимизации методом наискорейшего спуска;

2. программное обеспечение автоматизации и оптимизации сталежелезобетонного пролетного строения;

3. результаты исследования зависимости целевой функции (приведенной стоимости сталежелезобетонного пролетного строения от размеров, материалов, применяемых в конструкции и процесса сооружения;

4. рекомендации по усовершенствованию конструкции, технологии строительства сталежелезобетонных мостов, сооружаемых в условиях Вьетнама.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 3 статьях, доложены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях (2004-2007) Московского автомобильно-дорожного института (ГТУ).

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 182 страницах машинописного текста и включает введение, четыре главы, заключение и приложение, 61 рисунок, 21 таблицу, список литературы из 96 источников.

4.4. Выводы по главе 4.

1. Получены зависимости стоимости м2 сталежелезобетонных пролетных строений от величины основного пролета в виде полиномов второй степени. С их помощью представляется возможным экстраполировать полученные результаты на область неисследованных пролетов.

2. С целью упрощения технологии изготовления балок целесообразно применять балки с компоновкой поясов из 2+3 листов при пролетах до 40м, из 3+4 листов при пролетах до 40-80м и из 5 листов при пролетах 80+1 Ом. При такой компоновке поясов главных балок разница стоимости между идеальными и реальными конструкциями находится в пределах 5% .

3. Применение ВПА в поперечном направлении железобетонной плиты(в обоих случаях - с ВПА только в поперечном направлении и с ВПА в обоих направлениях плиты) позволяет уменьшить толщину плиты проезжей части и сэкономить 5-7% металла (стальных конструкций), 15% стоимости для пролетов до 64м и примерно 10% для больших пролетов;

4.Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях с целью обеспечения трещиностойкости железобетонной плиты в этих сечениях не существенно уменьшает толщину плиты, несущественно сокращает расход металла (<3%) и примерно с таким же процентом уменьшает стоимость одного квадратного метра пролетного строения;

5. Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях в сочетании с натяжением ВПА в поперечном направлении плиты весьма эффективно пролетах более с 120м, где возможно сократить расхода металла главной балки до 10% и сэкономить до 12% стоимости. В случае натяжения продольной ВПА без применения ВПА в поперечном направлении плиты эффективность не велика, она составляет лишь 3+4% и по расходу стали и по стоимости.

6. Оптимальное количество главных балок целесообразно принимать равным двум при пролетах более 50 м в случае использования ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и при пролетах более 90 м при не использовании ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и четырем при меньших пролетах.

7. Применение стали 10 ХСНД позволяет уменьшить расход стали по сравнению с расходами стали в конструкциях из 16 Д не более чем на 15%;

8. При пролетах до 60 м по экономическим соображениям целесообразно применение стали 16Д, в диапазоне пролетов 60- 100м - стали 15ХСНД, при пролетах более 100м - стали 10ХСНД;

9. Класс бетона несущественно влияет на стоимость 1м пролетных строений, отклонение стоимости не превышает 1%;

10. Для железобетонной плиты проезжей части по экономическим и эксплуатационным соображениям целесообразно применять популярные классы В35+В45.

11. При пролетах до 90м высота главных балок из стали 15ХСНД меньше на 20% по сравнению с высотой её из стали 16Д ,а из стали ЮХСНД на 25+30%.При пролетах более 100 м высота главных балок уменьшается соответственно на 15+18% и 25%;

12. Применение высокопрочной арматуры в железобетонной плите обеспечивает уменьшение высоты главных балок на 8-10% за счет снижения собственного веса пролетных строений и увеличения высоты вута.

13. В исследованном диапазоне пролетов оптимальная высота определялась условиями прочности материала балок, все принимаемые оптимальные варианты конструктивных решений имеют прогибы меньше предельно возможных.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В выполненной работе поставлена и решена задача автоматизации проектирования и оптимизации параметров сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов по минимальной приведенной стоимости.

При этом:

1 .Разработаны алгоритм и программа автоматизированного проектирования сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с применением ПК на основе использования инженерного метода последовательных приближений к искомому решению при удовлетворении основных требований СНиП 2.05.03-84*.

2.С помощью разработанной программы проектирования проведено исследование влияния независимых параметров сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на их стоимость.

3.Разработаны рекомендации по использованию разработанной программы для выбора практически оптимального решения сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов на стадии их вариантного проектирования.

Проведенный анализ влияния независимых параметров на стоимость сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов позволил сделать следующие основные выводы:

1.Получены зависимости стоимости 1м2 сталежелезобетонных пролетных строений от величины основного пролета в виде полиномов второй степени. С их помощью представляется возможным экстраполировать полученные результаты на область неисследованных пролетов.

2.С целью упрощения технологии изготовления балок целесообразно применять балки с компоновкой поясов из 2+3 листов при пролетах до 40м, из 3+4 листов при пролетах до 40-80м и из 5 листов при пролетах 80+1 Ом. При такой компоновке поясов главных балок разница стоимости между идеальными и реальными конструкциями находится в пределах 5% .

3.Применение ВПА в поперечном направлении железобетонной плиты(в обоих случаях - с ВПА только в поперечном направлении и с ВПА в обоих направлениях плиты) позволяет уменьшить толщину плиты проезжей части и сэкономить 5-7% металла (стальных конструкций), 15% стоимости для пролетов до 64м и примерно 10% для больших пролетов;

4.Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях с целью обеспечения трещиностойкости железобетонной плиты в этих сечениях не существенно уменьшает толщину плиты, несущественно сокращает расход металла (<3%) и примерно с таким же процентом уменьшает стоимость одного квадратного метра пролетного строения;

5.Применение ВПА в продольном направлении в надопорных сечениях в сочетании с натяжением ВПА в поперечном направлении плиты весьма эффективно пролетах более с 120м, где возможно сократить расхода металла главной балки до 10% и сэкономить до 12% стоимости. В случае натяжения продольной ВПА без применения ВПА в поперечном направлении плиты эффективность не велика, она составляет лишь 3+4% и по расходу стали и по стоимости. б.Оптимальное количество главных балок целесообразно принимать равным двум при пролетах более 50 м в случае использования ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и при пролетах более 90 м при не использовании ВПА в железобетонной плите проезжей части в поперечном направлении и четырем при меньших пролетах.

7.Применение стали 10 ХСНД позволяет уменьшить расход стали по сравнению с расходами стали в конструкциях из 16 Д не более чем на 15%;

8.При пролетах до 60 м по экономическим соображениям целесообразно применение стали 16Д, в диапазоне пролетов 60- 100м - стали 15ХСНД, при пролетах более 100м - стали ЮХСНД ; л

9.Класс бетона несущественно влияет на стоимость 1 м пролетных строений, отклонение стоимости не превышает 1%;

10.Для железобетонной плиты проезжей части по экономическим и эксплуатационным соображениям целесообразно применять популярные классы В35+В45.

11.При пролетах до 90м высота главных балок из стали 15ХСНД меньше на 20% по сравнению с высотой её из стали 16Д ,а из стали ЮХСНД на 25+30%.При пролетах более 100 м высота главных балок уменьшается соответственно на 15+18% и 25%;

12.Применение высокопрочной арматуры в железобетонной плите обеспечивает уменьшение высоты главных балок на 8-10% за счет снижения собственного веса пролетных строений и увеличения высоты вута.

13.В исследованном диапазоне пролетов оптимальная высота определялась условиями прочности материала балок, все принимаемые оптимальные варианты конструктивных решений имеют прогибы меньше предельно возможных.

1. Александрова Т. А. Оптимальное проектирование сталежелезобетонных балочных пролетных строений по критерию заводской стоимости. - Дис. канд. тех. наук. - Омск : СибАДИ 1988. - 174 с.

2. Амельченко В.М. Моделирование и оптимизация конструкции мостов на ЭВМ // Труды/МАДИ. Вып. 77. - 1977. С.20-31.

3. Аристов М.В., Троицкий В.А. Применение теории оптимального управления к конструированию оптимальных балок. Прикладная математика.- Тула. 1974.-С.14-22.

4. Банди Б. Методы оптимизации. Вводный курс. М. Радио и связь, 1988. -128 с.

5. Банничук Н.В. Оптимизация форм упругих тел. М.: Наука, 1981. -256 с.

6. Батищев Д.И. Методы оптимального проектирования. М.: Радио и связь, 1984. -248 с.

7. Беленя Е.И. Предварительно-напряженные несущие металлические конструкции. М.: Стройиздат, 1975. 415 с.

8. Бинкевич Е.В., Дзюза А.П. Проектирование балки минимального веса как задача оптимального управления // Динамика и прочность тяжелых машин.- Днепропетровск, 1976. Вып. 1. - С.90 - 94.

9. Бирюлев В.В. Металлические неразрезные конструкции с регулированием уровня опор. М: Стройиздат, 1984. 88 с.

10. Быстрое В.А. Совершенствование конструкций и расчета элементов сталежелезобетонных мостов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1987. - 185 с.

11. Василков Ф.В. К вопросу об оптимальном сечении двутавровой балки // Металлические конструкции. -М., 1985. С.120 - 129.

12. Виноградов А.И. Проблема оптимального проектирования в строительной механике. Харьков: Вища школа, 1973. - 167 с.

13. Власов Г.М., Устинов В.П. Расчет железобетонных мостов. М.: Транспорт, 1992. - 256 с.

14. Гайлис А.Я., Салцевич В.Я. К вопросу вариантного проектирования проектных решений конструкций мостов // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. Сборник науч. Трудов/РПИ. - Рига, 1983. -С.45 - 57.

15. Гайнуллина С.Х., Галимин Р.А. Расчет перекрестных оптимальных балок с применением методов математического программирования // Строительство и архитектура, 1971. № 10. - С.52 - 58.

16. Геммерлинг А.В. О методах оптимизации конструкций // Строительная механика и расчет сооружений, 1971. № 2. - С.20 - 22

17. Геминтерн В.И., Каган Б.М. Методы оптимального проектирования. М.: Энергия, 1980.- 160 с.

18. Герасимов Е.Н. Многокритериальный подход к оптимизации конструкций // Строительная механика и расчет сооружений, 1976. № 2. -С.20-24.

19. Герасимов Е.Н. Репко В.Н. Модели и методы векторной оптимизации и приложение их к задачам строительной механики стержневых систем // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1976. № 6. - С.50 - 54.

20. Гибшман М.Е., Попов В.И. Проектирование транспортных сооружений: Учебник для вузов. М.: Транспрот, 1988. - 447 с.

21. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. М.: Мир, 1985.-509 с.

22. Гитман Э.М. Вопросы оптимального проектирования сталежелезобетонных пролетных строений // Труды/ЦНИИС. -М.: Транспорт, 1975.-Bbin.94.-C.95-108.

23. Глинка Н.Н. Вопросы проектирования металлических балок, объединенных с железобетонной плитой: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М.: МАДИ, 1956.-10 с.

24. Глинка Н.Н. Определение наивыгоднейшей высоты мостовых балок, работающих совместно с плитой проезжей части // Труды/ МАДИ. М.: Автотрансиздат, 1957. - Вып. 21. - С.87 - 95.

25. Гордеев В.Н. оптимизация строительных металлоконструкций в системах автоматизированного проектирования. дис. .д - ра техн. наук. -М., 1982.

26. Горынин Л.Г., Ильюшенко В.Т. К вопросу оптимального проектирования сталежелезобетонных мостовых балок // Строительная механика. Труды/ МАДИ. - М., 1976. - Вып. 124. - С.43 - 52.

27. Горынин Л.Г., Тараданов Е.Л. Оптимальное соотношение пролетов в неразрезной сталежелезобетонной балке // Строительная механика и расчет автодоржных конструкций. Труды/МАДИ. - М., 1974. - Вып. 167. - С.49 - 54.

28. Горынин Л.Г., Тараданов Е.Л. Оптимальное распределение сортаментного металла по длине неразрезной сталежелезобетонной балки //

29. Науч. тр./МАДИ. Строительная механика дорожных одежд и сооружений на автомобильных дорогах. - М., 1981. - С.46 - 50.

30. Горынин Л.Г., Тараданов Е.Л. Оптимальное проектирование конструкций. Омск: ОмПИ, 1979. - 89 с.

31. Горынин Л,Г., Тараданов Е.Л., Шишов О.В. Влияние некоторых параметров неразрезного балочного сталежелезобетонного пролетного строения на расхода металла главных балок // Теоретические и экспериментальные исследования мостов. Омск, 1979. - С. 59 - 68.

32. Горынин Л.Г., Шишов О.В. Оптимизация пространственных параметров разрезных балочных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Труды/МАДИ. Строительная механика, 1980. - С.32 -40.

33. Горынин Л.Г., Шишов О.В. Оптимизация пространственных конструкций разрезных балочных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Труды/МАДИ. Строительная механика, 1981. - С.51 -62.

34. Горынин Л.Г., Шишов О.В., Морозов В.Г. Оптимальное проектирование сталежелезобетонных пролетных строений при ограниченных пластических деформациях материалов. // Науч. тр./МАДИ. Прочность сооружений на автомобильных дорогах. М., 1984. - С.63 - 69.

35. Гребенюк Г.И., Яньков Е.В. Аппроксимация параметров состояния стерневых конструкций дробно-рациональными функциями // Изв. вузов. Стр-во и архит. 1989. №4. С. 16-19.

36. Гусев A.M. Некоторые вопросы оптимизации поперечного сечения сталежелезобетонных балок // Исследование по строительным конструкциям и испытанию сооружений. труды/ЛИСИ. - Л., 1969. - Вып. 51. - С. 72 - 83.

37. Джексон Р.П. Проектирование стальных мостов / Под ред. А.А.Потапкин; Пер. с англ. М., Транспорт, 1986. - 396 с.

38. Ильюшенко В.Т. Исследование влияния регулирования напряжений на оптимальные параметры разрезных сталежелезобетонных пролетных строений мостов. Дис. канд. тенх. наук. - Омск, 1980. - 155 с.

39. Картопольцев В.М., Алексеев А.А., Егоров Н.С. Бисталежелезобетонные балки эффективный вид металлических конструкций в строительстве. // Промышленное строительств, 1979. - № 5. - С.30 -31.

40. Картопольцев В.М., Циваннюк А.В., Алексеев А.А. Оптимизация сталежелезобетонных сечений балок с использованием ЭВМ. // Исследование долговечности и экономичности искусственных сооружений на дорогах. JL, 1979. - № 5. - С.123 - 127.

41. Каханер Д., Моулер К., Нэш С. Численные методы и программное обеспечение: Пер. с англ. М.: Мир, 2001. - 575 с.

42. Корнеев М.М. Стальные мосты: теоретическое и практическое пособие по проектированию. К., 2003. - 547 с.

43. Костерин И.Э., Александрова Т.А. Оптимальная компоновка бисталежелезобетонных пролетных строений // Тоеретические и экспериментальные исследования мостов. Омск: ОмПИ, 1985. - С.69 - 75.

44. Лазарев И.Б. Основы оптимального проектирования конструкций -задачи и методы. Новосибирск, 1995. - 295 с.

45. Лесин В.В., Лисовец Ю.П. Основы методов оптимизации. М.: Изд-во МАИ, 1998.-344 с.

46. Лихтарников Я.М. Вариантное проектирование и оптимизация стальных конструкций. М.: Стройиздат, 1979. - С.319.

47. Мажид К.И. Оптимальное проектирование конструкций. М.: Высшая школа, 1979. - С.286.

48. Мельников Н.П. Современное состояние и перспективы развития предварительно напряженных металлических конструкций // III Международная конференция по предварительно-напряженным металлическим конструкциям. Генеральные и основные доклады. Т.У.

49. Михайлищев В.Я. Общий метод расчета оптимальных преднапряженных металлических конструкций // Известия вузов. Строительство и архитектура, 1971. № 11. - С.8 - 11.

50. Морозов В.Г. К расчету прочности сталежелезобетонных мостовых балок в упругопластической стадии // Проектирование и оптимизация конструкций инженерных сооружений. Рига, 1983. - С.78 - 88.

51. Новые направление оптимизации в строительном проектировании / М.С. Андерсон, Ж.Л. Арман, Дж.С. Арора и др.; под ред. Э. Атрека и др.; Пер.с англ. К.Г. Бомштейна. М.: Стройиздат, 1989. - 592 с.

52. Оптимальное проектирование конструкций. Библиографический справочник. 4.1 / Под ред. Ю.В. Немировского. Новосибирск, 1975. - 221 с.

53. Потапкин А.А. Проектирование стальных мостов с учетом пластических деформаций // Изд во: Транспорт, 1984. - 200 с.

54. Почман Ю.М., Пятигорский З.И. Оптимальное проектирование строительных конструкций. Киев: Вища Школа, 1980. - 113 с.

55. Прагер В. основы теории оптимального проектирования конструкций. -М.: Мир 1977.-329 с.

56. Ребрик П.Е. Проблемы оптимизации конструктивных решений в проектах мостов // Транспортное строительство, 1974. № 11.

57. Рейтман М.И., Шапиро Г.С. методы оптимального проектирования деформируемых тел. М.: Наука, 1976. - 383 с.

58. Решетников В.Г., Новые эффективные конструкции сталежелезобетонных пролетных строений мостов. Дис. . канд. тех. наук. -Москва : СОЮЗДОРПРОЕКТ 2002. - 139 с.

59. Рожваны Д. Оптимальное проектирование изгибаемых систем. М.: Стройиздат, 1980. - 315 с.

60. Саламахин П.М. Метод обобщения закономерностей веса несущих конструкций: Учеб. Пособие. М.: Издание ВИА, 1977. - 107 с.

61. Саламахин П.М. Проблемы и концепция автоматизации проектирования и оптимизации конструкции мостов // Транспортное строительство. Москва, 2004. № 4. - С.20 - 23.

62. Сергеев H.J1., Богатырев А.И. Вопросы оптимального премирования конструкций. JL: Стройиздат, 1976. - 136 с.

63. Сивицкий Е.С. Нормативы оптовых цен на стальные конструкции // Монтажные и специальные работы в строительстве. 1976. № 6.

64. Сикало П.И. Оптимизация сечения объединенных сталежелезобетонных балок из условия прочности при двухстадийном нагружении и развитии пластических деформаций в плите // Сопротивление материалов и теория сооружений. Киев, 1979. - № 34. - С.76 - 81.

65. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. Госстрой России, 2001. 213 с.

66. Стрелецкий Н.Н. Сталежелезобетонные пролетные строения мостов. -М.: Транспорт, 1981 360 с.

67. Тараданов Е.Л. Оптимальное проектирование неразрезных балочных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов с применением регулирования усилий. Автореф. дис. . канд. тех. наук. - Омск : СибАДИ 1979. - 19 с.

68. Толмачев К.Х. Регулирование напряжений и оптимальное проектирование // Теоретические исследования мостов и строительных конструкций . Омск, 1970. - № 13. - С. 12 - 18.

69. Толмачев К.Х., Горынин Л.Г. Регулирование усилий в балках сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов // Промышленное строительство, 1979. № 5. - С. 19 - 20.

70. Ференчик П., Тохачек М. Предварительно-напряженные стальные конструкции. М.: Стройиздат, 1979.-435 с.

71. Уайлд Д. Оптимальное проектирование /Пер. с англ. М.: Мир, 1981. -272с.

72. Хог Э., Чой К., Кочетков В. Анализ чувствительности при проектировании конструкций/ пер. с англ. М.: - Мир, 1988. - 395 с.

73. Шишов О.В. Оптимальное проектирование пространственной конструкции балочных сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов. Автореф. дис. .канд. тех. наук. - Омск: СибАДИ, 1982.-22 с.

74. Шишов О.В., Александрова Т.А. Оптимизация сталежелезобетонных пролетных строений по критерию заводской стоимости с учетом требований СНиП II 43 (проекта) //Прочность сооружений на автомобильных дорогах. Сборник науч. трудов. - М., 1984. - С.99 - 107.

75. AASHTO LRFD. Bridge Design Specifications, Second Edition 1998.

76. Alan Jenning. Matrix computation of Engineers and Scientists. Willey and Sons, Ltd. 1990. англ.

77. APK: Construction metallique et mixte acier-beton; tomes 1 et 2. франц.

78. Brian Pritchard. Bridge design for economy and durability. Concepts for new, strengthened and replacement bridges. Thomas Telford, London. 1992. англ.

79. BS 5400. Steel, and Composite Bridges // Code of Practice for Design of Bridges. Part 4,1984.

80. DUCOUT Jean Pierre: Le pont bipoutre mixte; conception et application aux pont routes (cahier de Г APK; livraison №2). франц.

81. Eduard C.Pestel. Matrix methods in Elastic Mechanics. New York, 1995.

82. ESDEP: Cours de construction metallique et mixte acier-beton. франц.

83. Extern vorgespannte Stahlverbundbriicke mit Trapezblechstegen, hergestellt im Taktschiebeverfahren /Vulhaber Joh //Bautechnik. 1989. - 66, № 10. - C. 362. - нем.

84. Hardly G. Linear programming. Addison Wesley Publ. Co. 1984. англ.

85. Hardly G. Non linear and dynamic programming. Addison Wesley Publ. Co. 1984.-англ.

86. OTUA: bulletins Ponts Metalliques; nombreux articles et auteurs. франц.

87. Prager W. A general theory of optimal plastic design. Trans ASME, Vol. 34, №4. 1967.-англ.

88. Structural modeling for auto stress design by loading through a precast deck /Cayes Lloyd R. //Public Roads. 1988. - 52, № 1. - С 8 - 12. - англ.

89. The prospects for steel-concrete hybrid construction /Maeda Yukio //Cem. And Concr. 1990. - № 520. - С. 1 - 9. - англ.

90. SETRA (Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes): Ponts mixtes acier-beton bipoutres; guide de conception. франц.

91. Verbundbriicke mit ausserer Vorspannung /Lebet Jean-Paul //Schweiz. Ing. Und Archit. 1990. - 108, № 46. - C. 1316 - 1319. - нем.

92. Quy hoach phat tri&i GTVT ducmg b6 Viet Nam d6n 2020/ Cue duomg b6 Vi6t Nam, Vi6n сЫёп luge va phat tri£n GTVT.- Ha N6i, 2002.- 88 c.