Конечно-элементный расчет современных фундаментов мостовых сооружений с использованием упругопластической модели теории пластического течения грунтов

Мельничук, Николай Николаевич

Строительная механика

автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Конечно-элементный расчет современных фундаментов мостовых сооружений с использованием упругопластической модели теории пластического течения грунтов

кандидата технических наук: Мельничук, Николай Николаевич
город: Воронеж
год: 2006
специальность ВАК РФ: 05.23.17

Диссертация по строительству на тему «Конечно-элементный расчет современных фундаментов мостовых сооружений с использованием упругопластической модели теории пластического течения грунтов»

Автореферат диссертации по теме "Конечно-элементный расчет современных фундаментов мостовых сооружений с использованием упругопластической модели теории пластического течения грунтов"

На правах рукописи

Мельничук Николай Николаевич ___

□030ВТ40Э

КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ РАСЧЕТ СОВРЕМЕННЫХ ФУНДАМЕНТОВ МОСТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ТЕОРИИ ПЛАСТИЧЕСКОГО ТЕЧЕНИЯ ГРУНТОВ

Специальности 05.23.17 - строительная механика 05.23.02 - основания и фундаменты, подземные сооружения

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж-2006

Работа выполнена в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Шапиро Давид Моисеевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Пономарев Андрей Будимирович

Ведущая организация - ГУЛ институт «БагиНИИстрой» (г. Уфа)

Защита состоится « 27 » февраля 2007 г. в 12 00 в ауд. 3220 на заседании Диссертационного совета Д212.033.01 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006, Воронеж, ул. ХХ-летия Октября, 84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан « 27 » января 2007 г.

доктор физико-математических наук, профессор Коробкин Валерий Дмитриевич

Ученый секретарь диссертационного совета

Власов В. В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Диссертация посвящена развитию и уточнению методов расчета фундаментов и взаимодействующих с фунтом конструкций в составе мостовых сооружений путем внедрения в исследуемую область строгих решений теорий упругости, пластичности и механики грунтов.

В последние годы интенсивно растет число объектов строительства (в том числе мостов) с буронабивными сваями диаметрами 0,5+1,7 м. После 2000 г. доля таких фундаментов на строящихся и реконструируемых мостовых сооружениях на федеральных дорогах Центрального и Центрально-Черноземного регионов превысила 50 %. Предложения и научные исследования, связанные с использованием для расчетов свай на осевую нагрузку решений осесимметричных задач МКЭ нелинейной механики грунтов, не получили массового внедрения в проектную практику. Такие решения позволяют выполнять аналитические расчеты буронабивных свай, при изготовлении которых (в отличие от свай, устраиваемых с уплотнением околосвайной зоны) сохраняются природные характеристики грунта, принимаемые в качестве исходных данных. Использование при расчетах буронабивных свай решений осесимметричных смешанных задач теорий упругости и пластичности позволяет ire только повысить теоретическую строгость расчетов, но также определить осадку свай, что имеет значение при проектировании неразрезных систем и др. объектов с высокими требованиями к точности определения перемещений.

В современном проектировании и расчетах грузоподъемности оснований и фундаментов мостовых опор растет число объектов с особыми условиями, которые отличаются от предусмотренных формулами и таблицами действующих нормативно-методических документов (СНиП 2.02.0183*, СНиП 2.05.03-84* и др.). Примерами таких условий являются: односторонняя или двухсторонняя пригрузка основания откосами конуса и пересекаемой дорожной насыпи (для путепроводов); наклонное расположение поверхности основания и границ геологических слоев; расположение фундаментов на береговых склонах, вблизи вершины или перелома откоса; увеличение нагрузки на основание при уширениях проезжей части (габарита) длительно эксплуатируемых мостовых сооружений.

В связи с отсутствием готовых методов расчета, отражающих условия рассматриваемых разновидностей геотехнических объектов, необходимы решения инженерных задач, основанных на одной из современных расчетных моделей строительной механики и теории фундаментостроения. Наиболее пригодными для этой цели являются линейные или нелинейные версии метода конечных элементов (МКЭ) для грунтов, однако такие способы расчета ограниченно применяются на практике при проектировании мостовых сооружений.

Актуальность темы диссертации обусловлена практической значимостью указанных выше научно-технических задач, современными воз-

можностями совершенствования качества инженерных расчетов путем использования решений строгой теории.

Цель диссертации. Разработка комплекса научно-обоснованных методов расчета фундаментов в составе мостовых сооружений с использованием решений прикладных задач нелинейной механики грунтов на математической основе МКЭ:

- буронабивных свай диаметрами 0,5+1,7 м; неукрепленных скважин (цилиндрических полостей со свободными стенками) в грунтовых основаниях, образуемых при изготовлении буронабивных свай;

- фундаментов опор в особых условиях.

Задачи исследования:

- выбор и обоснование расчетной нелинейной (упругопластической) модели грунта, расчетно-аналитического аппарата, критериев предельных состояний для последующей разработки методик расчета исследуемых в диссертации геотехнических объектов;

- разработка и обоснование (путем сравнения с результатами опытных измерений и предшествующих исследований) методики упругопла-стического конечноэлементного расчета буронабивных свай и неукрепленных скважин, устраиваемых при изготовлении буронабивных свай;

- разработка способа расчета упрочнения оснований фундаментов мелкого заложения после длительного периода эксплуатации, отражающего особенности использования МКЭ;

- разработка методик упругопластического расчета фундаментов опор мостовых сооружений в особых условиях, требующих использования решений нелинейной механики грунтов.

Научная новизна и положения, выносящиеся на защиту.

1. По специальности 05.23.17

1.1. Расчетное моделирование вдавливания стержней цилиндрической формы ступенчато возрастающей осевой силой в идеально упруго-пластическую среду, описываемую физическими соотношениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования); условием текучести Ми-зеса-Шлейхера-Боткина, гипотезой о соосности девиаторов главных напряжений и относительных деформаций, дилатансионными соотношениями неассоциированного закона текучести (на стадии пластического деформирования) путем использования решения осесимметричной смешанной задачи теорий упругости и пластичности на математической основе МКЭ: обоснование и конечноэлементная формализация расчетных областей, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состояний.

1.2. Расчетное моделирование (обоснование и конечноэлементная формализация, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состояний) в соответствии с положениями, указанными в п. 1.1, напряженно-деформированного состояния идеально упругопластической осесимметричной расчетной области с цилиндрической полостью.

1.3. Назначение и обоснование в качестве параметра упрочнения точек (конечных элементов) упругопластической расчетной области отношения средних напряжений (шаровых составляющих тензоров напряжений) от длительного воздействия уплотняющей нагрузки и аналогичных составляющих в составе уравнения, описывающего предел текучести (предельное напряженное состояние) [формула (4)].

2. По специальности 05.23.02

2.1. Обоснование выбора для условий решаемых задач упругопластической модели грунта, описываемой уравнениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования) и теории пластического течения в соответствии с уравнениями Мора-Кулона (для условий плоской, деформации), Мизеса-Шлейхера-Боткина (для условий осесимметричного напряженного состояния), гипотезой о соосности девиаторов главных напряжений и относительных деформаций с дилатансионными соотношениями неассоциированного закона течения.

2.2. Обоснование расчетной модели и численная конкретизация параметров предельных состояний буронабивных свай путем сравнения результатов расчетов с данными статических испытаний по известным (из литературных источников) и архивным материалам.

2.3. Способ расчета на основе МКЭ упрочнения оснований фундаментов мелкого заложения после длительного периода эксплуатации, заключающийся в применении повышающих коэффициентов (А. И. Поли-щук, 2000) к прочностным характеристикам (углу внутреннего трения и удельного сцепления) грунтов несущих слоев.

2.4. Методика и примеры упругопластических конечноэлементных расчетов фундаментов мостовых опор в особых условиях (пригрузка основания откосами конуса и пересекаемой насыпи; наклонное расположение дневной поверхности и границ геологических слоев; расположение опор на береговых склонах вблизи вершины или перелома откоса; увеличение нагрузки после длительного периода эксплуатации): выделение расчетных областей, конечноэлементная формализация и моделирование фундаментных конструкций, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состояний; анализ полученных результатов и обоснование проектных решений (выводов по оценке грузоподъемности эксплуатируемых объектов).

Достоверность научных положений диссертации основывается на следующем:

- использовании в качестве научной основы исследования физических уравнений теорий упругости и пластичности, механики грунтов, которые многократно проверены при расчётах и проектировании широкого круга геотехнических объектов, в лабораторных и натурных экспериментах;

- использовании в качестве математической основы расчётных методов и процедур (МКЭ, метода начальных напряжений), корректность которых является доказанной;

- достаточной для исследования в инженерной области степени соответствия результатов аналитических расчётов и полевых экспериментов, взятых из научных публикаций и архивных материалов.

Практические результаты (реализация) исследования:

- корректировка и адаптация к условиям решаемых задач программного обеспечения упругопластических расчетов геотехнических объектов (программа УПРОС);

- компьютеризированные методики и технологии расчетов исследуемых геотехнических объектов;

- расчеты при проектировании мостовых сооружений в научно-проектном предприятии ООО «Мостинжсервис плюс»;

- фрагменты лекционного курса «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в сложных геологических условиях» магистерской подготовки студентов ВГАСУ по программе «Теория и проектирование зданий и сооружений» направления 270100 «Строительство».

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на II и III Международных научных конференциях «Городские англомерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2003, 2006 г. г.), Международном научно-практическом семинаре «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки» (Пермь, 2005 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях» (Уфа, 2006 г.), научно-практических конференциях «Проблемы механики и надежности эксплуатируемых и реконструируемых мостов на автомобильных дорогах» (ВГАСУ - НИЦ "Дормост", Воронеж, 2001^-2006 г. г.), I международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (Воронеж, 2006 г.).

Публикации. Основные результаты исследования и содержание диссертационной работы изложены в 9 статьях, опубликованных в сборниках научных работ. Одна статья опубликована в издании, входящем в перечень, определенный ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка использованных источников из 98 наименований, приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материал диссертационного исследования основывается на результатах научных трудов отечественных и зарубежных ученых в области строительной механики, теорий упругости и пластичности, механики грунтов, мостостроения: Н. И. Безухова, Н. М. Герсеванова, Е. Е. Гибшмана, Д. Друккера, О. Зенкевича, А. А. Ильюшина, JI. И. Седова, С. П. Тимошенко, В. А. Флорина, Н. А. Цытовича и др. При выполнении исследований по теме диссертации использовались результаты научных работ Б. В. Бахол-дина, В. Г. Березанцева, А. К. Бугрова, Ю. JI. Винникова, С. С. Вялова, А.

С. Городецкого, А. А. Григорян, А. Л. Готмана, Н. 3. Готман, К. С. Заврие-ва, Ю. К. Зарецкого, Н. Л. Зоценко, П. А. Коновалова, А. В. Пилягина, А. И. Полищука, 3. Г. Тер-Мартиросяна, В. М. Улицкого, А. Б. Фадеева и др.

Первая глава посвящена анализу современного состояния изучаемых в диссертации проблем и обоснованию задач исследования. Выполнен обзор конструкций опор и фундаментов эксплуатируемых мостов на территории Центрального и Центрально-Черноземного регионов. Положения норм СНиП 2.05.03-84* не позволяют отразить в расчетах фундаментов мелкого заложения сложные или особые условия, которые встречаются на растущем числе объектов. На примерах проектируемых объектов показано, что при современных реконструкциях мостовых сооружений (уширениях мостового полотна, усилениях пролетных строений) происходит увеличение расчетных нагрузок на основания опор на 10+40 %. Обоснованное повышение несущей способности оснований после длительного воздействия уплотняющей нагрузки позволяет передать на существующие фундаменты дополнительные нагрузки и сохранить их без переустройства.

Выполненный в диссертации выборочный анализ (более 250 объектов) показал рост доли фундаментов с буронабивными сваями диаметрами более 0,5 м на строящихся и реконструируемых мостовых сооружениях на федеральных дорогах Центрального и Центрально-Черноземного регионов с 21 до 55 % в период с 1990 по 2006 г. Это подтверждает практическую значимость развития и внедрения методов расчета с использованием решений строгой теории применительно к этому типу фундаментов.

Во второй главе обосновывается выбор расчетной модели грунта, которая соответствует поставленным задачам, обладает необходимой теоретической строгостью, основана на физических уравнениях, прошедшим длительный отбор и многократную проверку, оснащена нормативно закрепленными параметрами механических характеристик грунтов, доведена до практической реализации с помощью готовых разрешающих уравнений. Этим требованиям удовлетворяет упругопластическая модель на основе диаграммы Прандтля с физическими уравнениями закона Гука, условий текучести по Мору-Кулону, Мизесу-Шлейхера-Боткину, соотношений не-ассоциированного закона текучести.

Постановка и решение используемых в диссертации плоской и осе-симметричной задач (Д. М. Шапиро, 1985г.) основывается на следующих положениях.

1) Учитываемые проявления нелинейности включают пластическое формоизменение с дилатансией при сложном напряженном состоянии, беспрепятственное деформирование при растяжении, сдвиг по поверхности контакта боковой поверхности сваи и грунтового основания.

2) Общие деформации грунтового основания включают линейную и пластическую части; пластическая составляющая деформаций возникает после достижения в конечных элементах, моделирующих грунт, предельного напряженного состояния (предела текучести) в соответствии с условием Мора-Кулона для плоской задачи

1/2(0"! — <Т2)+ 1/2(0"! + cr2 )sin -с eos р = 0 (1)

и условием Мизеса-Шлейхера-Боткина для осесимметричной задачи

а/, + /f - к = 0, (2)

где ctj 2 - главные напряжения, <р, с - прочностные характеристики грунта: угол внутреннего трения и удельное сцепление; /[(/j) - первый (второй) инвариант тензора (девиатора) напряжений; а, к — прочностные характеристики грунта при пространственном напряженном состоянии, связанные с (р и с приближенными соотношениями а = (sin^)/3, k = ccos<p;

3) На допредельной (линейной) стадии деформирования связь между напряжениями и деформациями описывается уравнениями теории линейного деформирования; деформирование грунта после достижения предела текучести описывается условиями о соосности девиаторов пластических деформаций и напряжений и соотношениями неассоциированного закона течения. На стадии пластического течения дилатансия учитывается при помощи постоянных коэффициентов (параметров дилатансии), связывающих скорости разрыхления и сдвига. На основании опытных данных (А. К. Бугров и др.) параметры дилатансии приняты в следующих размерах: для плоской задачи А» = 0,5 sin р, для осесимметричной задачи Л = а/2.

Процедурную основу расчета составляет метод начальных напряжений (МНН) в сочетании с МКЭ. Разрешающие уравнения МНН для условий исследуемых расчетных областей выражают связь между напряжениями в конечных элементах в начале /-го шага итерации (в начале расчета это результаты линейного решения) и неизвестными (определяемыми в расчете) компонентами напряжений, соответствующими физическим условиям задачи. В качестве критерия сходимости итерации принято условие (Д. М. Шапиро, Г. В. Полторак, 1989 г.), согласно которому соотношение параметров Ef,= [Z(Fk,2)]'' и ЕР=[ЦРк2)]'' {{Fu} - вектор невязки силы, определяемый в соответствии с процедурой МНН, {Рк} — вектор внешних узловых сил, приложенных к расчетной области; к - номера узлов, i - текущий шаг итерации) ограничивается некоторой задаваемой (определяемой заранее) величиной.

Компьютерная реализация изложенного выше решения и разработанных на его основе методик расчета осуществлена в программе УПРОС (Д. М. Шапиро, Р. Н. Гузеев, 2000). Библиотека конечных элементов программы включает упругие стержни с тремя степенями свободы в узле, уп-ругопластические плоские треугольники и прямоугольники, осесиммет-ричные кольца треугольного сечения. Программа УПРОС позволяет отразить в расчете стадийность возведения и реконструкции, ступенчатое приложение и удаление нагрузки (при моделировании статического испытания свай).

На каждой стадии и в конце нагружения определяются следующие расчетные параметры: перемещения узлов, компоненты напряжений в конечных элементах; данные о достижении предельного напряженного состояния в конечных элементах, моделирующих грунт; вектор невязки силы ЕР.; число пройденных шагов итерации. Показателем сходимости итерации на очередной ступени нагрузки считается получение Ер. < дЕР при ограниченном числе п шагов итерации. Параметры £ и п назначаются в зависимости от условий решаемой задачи и накопленного опыта практических расчетов исследуемой разновидности объектов. Для исследуемых в диссертации задач £ = 0,03 -г 0,05, п - 20 * 50.

Автором диссертации внесены следующие дополнения в программу УПРОС и продолжающие расчет процедуры и технологические элементы:

- разработана эксплуатационная документация, инструкция по применению;

- разработана методика обработки получаемых результатов с построением диаграмм «нагрузка-осадка» при моделировании испытаний бу-ронабивных свай статической нагрузкой с учетом глубины «активной» зоны;

- составлен алгоритм решения задачи об уплотнении грунтового основания длительными нагрузками с последующей обработкой получаемых напряжений и построением зон уплотнения под плитными фундаментами.

Третья глава диссертации посвящена приложениям осесимметрич-ной версии упругопластической модели к двум группам научно-технических задач: 1) о расчетном моделировании нагружения буронабив-ных свай ступенчато возрастающей осевой силой (моделировании статического испытания); 2) о напряженно-деформированном состоянии и устойчивости грунта на внутренних стенках и вокруг неукрепленной цилиндрической полости (скважины, образуемой при изготовлении буронабивной сваи).

Расчетная схема и постановка задачи включают условие предельного состояния в соответствии с уравнением (2), другие положения используемой математической модели, изложенные во второй главе. В расчет вводится ограничение касательных напряжений т на боковой поверхности буронабивной сваи: т</, где / - предельное удельное сопротивление грунта по таблице 2 СНиП 2.02.03-85.

Нижняя граница «сжимаемой толщи», учитываемой в расчете осадки сваи, определяется по условию о соотношении «дополнительного» (связанного с действием осевой силы) атр и природного а давлений:

стгр = 0,2а^. В соответствии с этим условием при добавлении нагрузки

(на каждой ступени вдавливающей силы) размер «сжимаемой толщи» увеличивается, т. е. даже на линейной стадии деформирования диаграмма «осадка-нагрузка» является криволинейной (прогрессирующей).

В расчете используются кольцевые осесимметричные конечные элементы треугольного сечения: упругие, представляющие на расчетной схеме буронабивную сваю; упругопластические, моделирующие грунтовую среду. Размеры расчетной области, членение на конечные элементы, граничные условия обоснованы аналитически и путем расчетного исследования. Наиболее ответственный параметр расчета - радиус расчетной области одиночной сваи или полости (скважины) со свободными стенками -принят в размере 6й, где с1 - диаметр буронабивной сваи. Другие геометрические параметры и связи на границах показаны на рисунках к приведенным ниже примерам расчетов.

Предлагаемая расчетная модель позволяет объединить расчеты бу-ронабивных свай по предельным состояниям двух групп. Для расчетов по несущей способности (определения ) используются расчетные значения угла внутреннего трения <р1 и удельного сцепления с;. Для расчета осадок следует использовать величины <рп и си. Соответственно в результате расчетов при проектировании строятся две кривые «осадка - нагрузка», соответствующие проверкам по предельным состояниям первой (определения и второй (расчет осадок) групп.

В соответствии с изложенными выше положениями выполнено расчетное моделирование статических испытаний буронабивных свай на примерах, взятых из известных по публикациям описаний статических испытаний и реальных осуществленных проектов. В расчетах был принят размер параметра невязки с = 0,05 при числе шагов итерации не более 50. Ниже приводится результаты сопоставительных расчетов к статическим испытаниям двух буронабивных свай из числа рассмотренных примеров.

Пример № 1. Для расчета использованы результаты статических испытаний двух буронабивных свай диаметром 1,0 м длиной 18 м, выполненных на испытательной площадке в зоне строительства Волгодонского завода тяжелого машиностроения (А. А. Григорян, И. И. Хабибуллин, 1977). Расчетная область, геологическое строение и членение на конечные элементы изображены на рисунке 1, а. Основание буронабивных свай сложено тремя разновидностями суглинков. Для всех слоев суглинков принят коэффициент поперечной деформации V = 0,35, параметр дилатансии Л = а/2 = (эй! г/))'6. Для литого бетона буронабивных свай принят модуль деформации 26600 МПа, установленный авторами экспериментов. Нижние концы свай заделаны в суглинок «среднего яруса» на глубину 4 м.

Диаграммы «осадка - нагрузка» х = /(Р) по данным статических испытаний буронабивных свай и по результатам сопоставительных расчетов с использованием предложенной расчетной модели грунта показаны на рисунке 1, б. Расчеты были выполнены в двух вариантах (линии 3, 4): принимая величину расчетного сопротивления трению по боковой поверхности буронабивной сваи по таблице 2 СНиП 2.02.03-85 без понижающего коэф-

фициента и с коэффициентом у^ - 0,8. Из двух расчетных кривых (/») ближе к результатам испытаний линия 3 {ус/ ~ 1,0).

При выполнении упру гол ласти ческнх расчетов нагрузка прикладывалась ступенями по схеме 10x0,25 МН + 15x0,1 МН. По ходу расчетов предельное напряженное состояние было получено в такой последовательности: сначала было достигнуто предельное сопротивление грунта касательным напряжениям на боковой поверхности буронабивной сваи (Р=2,5-^3,0 МН); при Р=2,5 МН получено предельное напряженное состояние в трех конечных элементах (рисунок !, в); при нагрузке />=3,1 МН область предельного напряженного состояния пересекла ось симметрии на расчетной схеме. После этого размеры пластической области прог рессивно увеличивались при сохранении плавности кривой $ = /(/').

а - расчетная область, членение на КЭ, граничные условия; б - диаграммы зависимостей л' — /(Р): 1, 2 - по данным статических испытаний, 3, 4 - по результатам упруго пластического расчета при значениях расчетного сопротивления грунта трению по боковой поверхности сваи беи понижающего коэффициента и с коэффициентом у^ - о,8, 5 - упругое решение, 6, 7 - разгрузка, % - при радиусе расчетной области 2,7 « 9 - при радиусе расчетной Области 1,0 м, в - области предельного напряженного состояния: 1,2, 3 - при нагрузке Р соответственно 2,5,3,1 и 3,5 МН

Рисунок ! - Графические изображения к примеру №1

Достижение предельного напряженного состояния в соответствии с уравнением (2) в конечных элементах на оси симметрии в слое грунта вы-

Инженерно-геологические лючекты

® - суглинок «Верхнего» яруса (£■=12 МПа, с=15 кПа. «1=19°, ^17,3 кН/м5),

@ - суглинок «среднего» яруса (£=12 МПа, с=24 к!1а, <^17°, т=17,9 кН/м');

® - суглинок «нижнего» яруса (£=22 МПа, с=30 к11а, 19°, ^49,2 кН/н3)

сотой 0,5 м, равной половине диаметра сваи, (Т-3,1 МН) совпало с исчерпанием несущей способности при статическом испытании и с расчетной осадкой (5=37,6 мм), близкой к 40 мм, принятой в п. 5.5 СНиП 2.02.03-85 в качестве одного из показателей предельного сопротивления сваи. Отношение т} = Д^/Дл-,-., приращений осадки Лл, и Л?м на двух соседних ступенях увеличения нагрузки [;'-й и (;-/)-й] достигло максимума (^=3,94) при достижении предельного сопротивления трению по боковой поверхности бу-ронабивной сваи. На заключительных ступенях нагрузки (после Р=3 МН) параметр ц оставался практически постоянным (7=1,15+1,22).

Линия 5 на рисунке 1, б изображает зависимость 5=$(Р) в соответствии с линейным решением задачи. При осевой силе Р=Ъ,\ МН «упругая» часть осадки составила 15 мм, пластическая часть 22,6 мм, т. е. их доли в общей осадке сваи составили 40 и 60%.

Пример № 2. Буронабивная свая диаметром 1,7 м длиной 26,8 м была изготовлена при строительстве свайного фундамента большого моста в 1992 г. При бурении скважины были пройдены три разновидности песков = 28 +33°) и четыре слоя пылевато-глинистых грунтов ($? = 19 + 27°, с = 15 + 54 кПа). Свая была заделана на 1,6 м в слой пылеватого плотного песка (£=28 МПа, (р = 32°) общей мощностью 4,0 м. Подстилающие слои: ту го пластичный суглинок (мощность 1,2 м, £ = 17 МПа, <р = 20°, с = 17 кПа), полутвердая глина (£ = 23 МПа, ^ = 18°, с = 40 кПа). В расчетах принят удельный вес грунтов у = 19 кН/м3.

Свая была испытана в проектном положении как одиночная. Испытание доведено до нагрузки 12,5 МН и было прекращено в связи с исчерпанием мощности анкерной системы. Несущая способность (предельное сопротивление) сваи не была достигнута.

При выполнении упругопластического расчета, моделирующего испытание буронабивной сваи, была принята конечно-элементная расчетная схема с размерами: радиусом 10,2 м, высотой 37 м. Расчет был доведен до нагрузки 20 МН.

Данные на рисунке 2, а показывают хорошее совпадение зависимостей «осадка - нагрузка» по результатам упругопластического расчета и статического испытания. Расчетная кривая получена плавной до конца расчета. На рисунке 2,6 показаны области предельного напряженного состояния при трех значениях нагрузки Р = 15,0, 17,0 и 18,0 МН. При вдавливающей силе Р=17,5 МН область предельного напряженного состояния грунта под нижним концом буронабивной сваи пересекла ось симметрии расчетной области и достигла высоты 0,9 м (0,5 диаметра сваи), расчетная осадка составила 80 мм (0,047 диаметра сваи); «упругая» составляющая осадки 30 мм (37,5% от общей осадки), рисунок 2, а (линия 3).

а - диаграммы зависимостей 1 = /(р): 1 - по данным статического испытания. 2 по результатам упруго пластическою расчета, 3 - упругое решение, 4, 5 -разгрузок 6 - упругопластическое решение при радиусе расчетной области 4.6 м, 7 - при радиусе расчетной области 1,35 м, о - области предельного напряженного состояния: 1,2, 3 — ири нагрузках Р соответственно 15,0, 17,0 и 18,0 МН; в - области предельною напряженного состояния при нагрузке Р~17,5МН: 1, 2, 3 - ири радиусах расчетной области, равных соответственно 10,2 м,4,6 ми 1.35м

Рисунок 2 - Графические изображения к примеру №2

16,0 Р, МН

1 [о результатам расчетов ко всем рассмотренным примерам под контактными поверхностями нижних концов буронабивных свай получены «упругие области» конической формы.

Плавный характер кривых 5 = /(/' ), полученных к большинстве расчетных экспериментов, не позволяет выделить точки, которые позволили бы зафиксировать исчерпание несущей способности (достижение предельного сопротивления) буронабийньщ свай. Обобщение результатов расчетного моделирования статических испытаний буронабивных свай различных диаметров позволило обосновать в качестве условия, определяющего исчерпание несущей способности, образование на оси симметрии области предельного напряженного состояния высотой, равной половине диаметра сечения буронабивной сваи (рисунки 1, в и 2, б). Этот критерий связан преимущественно с прочностными характеристиками основания, которые используются в расчетах по предельным состояниям первой группы. В дополнение к этому предельному условию в диссертации рекомендуются два контрольных показателя достижения предела несущей способности, связанные с деформационными характеристиками основания: - осадка, равная 0,05 диаметра буронабивной сваи;

- отношение пластической и упругой частей общей осадки

^ пласт [^ упр ~ ^ •

В таблице 1 представлены показатели несущей способности пяти бу-ронабивных свай (в том числе рассмотренных выше примеров 1, 2) по трем предельным условиям, приводится сравнение с результатами статических испытаний и расчетов по нормам СНиП 2.02.03-85. Сравнение результатов расчетов буронабивных свай, полученных с использованием упругопла-стической модели грунта и предложенных критериев несущей способности, с расчетными значениями аналогичных параметров ^ определенных по формуле (11) и таблицам СНиП 2.02.03-85, показывает их удовлетворительное соответствие. Расхождение находится в пределах 25 %; показатели несущей способности по результатам численного моделирования статических испытаний получены большими, чем по нормам СНиП. Этот вывод относится к буронабивным сваям, заделанным в связные грунты и несвязные (песчаные) грунты с углом внутреннего трения <р до 30°.

Таблица 1 - Варианты расчетных критериев несущей способности (предельного сопротивления) буронабивных свай

Предельные условия Несущая способность , МН при диаметрах/длине (м) и грунтах в основании буронабивных свай

1,0/18,0 Суглинок (£=12 МПа, с=24 кПа, ^17°) 1,7/26,8 Песок пылеватый (£=28МПа, <Р= 32°) 1,0/25,0 Суглинок (£=12 МПа, с=24 кПа, 17°) 1,2/18,3 Глина (£=28 МПа, с=54 кПа, ^18°) 0,8/11,3 Глина (£=25 МПа, е=110 кПа, Г=2Г)

Образование на оси симметрии под нижним концом сваи области предельного напряженного состояния высотой а/2 3,1 17,5 5,8 5,0 2,40

Осадка сваи 5=0,05г/ 3,4 16,9 6,35 7,8 2,65

Отношение пластической и упругой частей общей осадки ^пласт /^упр ~ Ь5 3,2 17,6 6,40 6,25 1,60

РЛ по формуле (11) СНиП 2.02.03-85 2,4 15,0 4,56 4,47 1,91

Несущая способность по результатам статических испытаний 3,0 Не достигнута 5,80 - 2,20

При ср = 35 ч- 40° значения несущей способности буронабивных свай , определенные по нормам СНиП 2.02.03-85 [п. п. 4.6, 4.7, формулы (11), (13), таблица 6], до двух раз выше, чем по результатам упругопластическо-го расчета. Такие данные получены в результате численного исследования: сравнительных расчетов (по нормам СНиП и по предлагаемому методу) трех типоразмеров буронабивных свай с однотипными геологическими ус-

ловиями. Размеры свай: 1) диаметр <#=60 см, длина 1~8 м; 2) диаметр ¿/=100 см, длина /=12 м; 3) длина ¿/=150 см, длина /=18 м. Сваи заделаны нижними концами и по боковой поверхности на длине 1-2 м в несвязные грунты (пески) с меняющимся углом внутреннего трения ср от 23 до 39°, деформационными характеристиками Е = 30 ч- 45 МПа, у = 0,3.

Результаты выполненного исследования представлены на рисунке 3 в виде диаграмм зависимостей = /(гр) по двум сравниваемым методам расчета. При рассмотренных значениях ср несущая способность бурона-бивных свай, определенная по упругопластическому методу расчета (с условием предельного сопротивления по признаку образования на оси симметрии пластической области высотой 0,5г/), увеличивается по закономерностям, которые можно охарактеризовать как линейные. Наблюдается соответствие всех трех указанных в таблице 1 критериев исчерпания несущей способности. При этих же значениях <р расчетные сопротивления /?(<р) пЦд нижним концом буронабивной сваи и связанные с ними величины несущей способности /7(/, определяемые по формулам и таблицам СНиП 2.02.03-85, прогрессивно увеличиваются, достигая размеров, близких к аналогичным параметрам забивных свай для тех же грунтов.

На основании полученных данных можно сделать вывод о том, что предлагаемый в диссертации метод расчета буронабивных свай позволяет получить более надежные показатели несущей способности для условий заделки в несвязные грунты при значениях <р>30°.

1, 3, 5 - по результатам упругопластического расчета (по условию образования областей с предельным напряженным состоянием на оси симметрии высотой с!/2) для свай диаметром 0,6, 1,0 и 1,5 м; 2, 4, 6- по формулам СНиП Рисунок 3 - Зависимость несущей способности сваи ^ от угла внутреннего трения <р

'23 - 27 31 35 <Р,грзд

В диссертации рассмотрена задача о расчетном моделировании буронабивных свай в составе равномерно нагруженного «свайного поля» (многорядного свайного фундамента). В этих условиях буронабивная свая совместно с частью основания образует осесимметричную расчетную об-

ласть с измененными (по сравнению с предыдущей задачей об одиночной свае) размерами и граничными условиями. Радиус вертикальной цилиндрической границы равен половине расстояния между сваями; горизонтальные перемещения запрещены, вертикальные связи отсутствуют. Неизбежно увеличение размера расчетной области по вертикали в соответствии с увеличением напряжений в подстилающих слоях основания и связанной с этим глубины «активной зоны». Рассматриваемые условия могут быть реализованы только в расчетном моделировании.

На рисунках 1, б, 2, а, 2, в приводятся результаты расчетов (кривые s - /{Р) и области предельного напряженного состояния) рассмотренной буронабивной сваи в условиях стеснения по горизонтали с двумя вариантами уменьшенного радиуса расчетной области: 1) до размера, равного 3;4 диаметрам сваи; 2) до размера, соответствующего расстоянию между сваями в свету 1,0 м. При одних и тех же значениях вдавливающей силы расчетные осадки свай в «составе свайного поля» больше, чем «одиночных свай»; при уменьшении шага свай осадка прогрессивно увеличивается, форма диаграммы s = /(Р) приближается к прямой, что свидетельствует об увеличении доли линейной части деформаций. Одновременно под нижними концами свай в составе «свайного поля» уменьшаются размеры областей предельного напряженного состояния, указывающие на увеличение несущей способности.

В строительной практике распространены технологии изготовления буронабивных свай с устройством скважин путем вращательного бурения без обсадки. Решение упругопластической задачи о напряженно-деформированном состоянии грунта вокруг неукрепленной цилиндрической полости в основании позволяет выполнить расчет, обосновывающий такое проектное решение, по следующей процедуре. Исходное (природное) напряженное состояние принимается распределенным гидростатически. Извлечение грунта моделируется путем приложения к стенкам и дну скважины сил, уравновешивающих природное давление так, чтобы получить на внутренних границах цилиндрической полости нулевые напряжения.

В диссертации принято, что для обоснования решения о возможности устройства цилиндрической полости со свободными стенками результат расчета должен удовлетворять следующим условиям: параметр сходимости £ = 0,03 ; число шагов итерации до получения сходимости не должно превышать 20; общее горизонтальное перемещение грунта внутрь скважины не должно превышать 0,03d (диаметра скважины), в том числе пластическая часть перемещений должна составлять не более одной трети (0,01t/); пластическая область должна иметь ограниченные размеры с границами, не пересекающими ось симметрии под нижним концом скважины и не превышающими 0,5 высоты боковой поверхности. Такие требования приняты на основании результатов выполненных реальных (контрольных) примеров расчета фактически устойчивых неукрепленных скважин (взятых из известных литературных источников и архивных материалов).

В четвертой главе диссертации рассмотрены разновидности фундаментов мелкого заложения мостовых опор в особых условиях, отличающихся от предусмотренных в формулах и таблицах СНиП 2.02.01-83* и 2.05.03-84*. Примерами таких условий являются:

- увеличение нагрузки на основание при реконструкциях с ушире-ниями проезжей части длительно эксплуатируемых мостовых сооружений;

- односторонняя или двухсторонняя пригрузка основания откосами конуса и пересекаемой дорожной насыпи;

- наличие значительной горизонтальной силы (тормозной, ледовой нагрузок), действующей совместно с вертикальной и моментной составляющими;

- наклонное расположение поверхности основания и границ геологических слоев;

- расположение фундаментов на береговых склонах, вблизи вершины или перелома откоса.

В случаях, когда имеет место одно из перечисленных (или других подобных) условий или их сочетание, готовые решения теории отсутствуют. Для таких объектов эффективным средством обоснования проектных решений, прогноза нормальной эксплуатации является использование программы УПРОС, реализующей исследуемую в диссертации упругопласти-ческую модель грунта в сочетании с МКЭ.

Исследована возможность обоснованного повышения расчетной несущей способности основания в связи с упрочнением грунта после длительного периода эксплуатации. Такое решение является возможным и оправданным в связи с тем, что в основании под фундаментами мелкого заложения преобладают уплотняющие вертикальные нагрузки.

В соответствии с условиями решаемых задач в данном случае требовалось разработать способ учета упрочнения основания, пригодный для использования в сочетании с расчетом МКЭ. Этому положению соответствует метод А. И. Полищука (2000, 2004), содержащий повышающие коэффициенты к величине природного угла внутреннего трения срп, Кс к природному удельному сцеплению сп. Расчетные значения прочностных характеристик с учетом уплотнения грунтов после 15-летнего периода эксплуатации определяются по формулам

<РПут ~ сЦущ = сцКс • (3)

Коэффициенты £ =1,0-5-1,1 и АГС =1,0-5-1,6 принимаются по табличным данным в зависимости от соотношения р0/Я, где р0 - среднее давление под подошвой фундамента от нормативных нагрузок до реконструкции (догружения), Я - расчетное сопротивление основания, начальное критическое давление, определяемое по условию достижения предельного напряженного состояния (в соответствии с уравнением Мора-Кулона) в

грунте на глубине г = 6/4 под полосовой нагрузкой шириной Ь (формула (7) СНиП 2.02.01-83*).

При расчетах МКЭ (программа УПРОС) коэффициенты ККс и

расчетные значения (рПут, сПупл определяются во многих дискретных точках (центрах конечных элементов), а не только на контактной поверхности под фундаментом. Для определения коэффициентов Кр, Кс в этих условиях параметры р0 и Л не пригодны и должны быть заменены другими эквивалентными характеристиками. В связи с этим в качестве параметра упрочнения (вместо Ро/Я) принято отношение

средних напряжений [шаровой составляющей аср= у^(ах+а2') тензора

напряжений] в центрах конечных элементов от нормативной нагрузки до реконструкции и аналогичной составляющей р(К)ср в составе расчетного

сопротивления Я.

Из уравнения связи между параметром Я и главными напряжениями р(Н\ 2 в точке получено

где И - глубина заложения заданной точки основания.

Определение и последующий упругопластический расчет упрочненного основания выполняются в такой последовательности:

1). упругопластический расчет основания МКЭ на первоначальные нормативные длительные нагрузки (до реконструкции объекта) с использованием природных значений срп и с п;

2) определение параметров аср=У2(ах+сг2), р(К)ср, ц = аср/р(К)ср , табличных коэффициентов Кр, Кс, определение прочностных характеристик <рцуп1, сПут в центрах конечных элементов, где после догружения (реконструкции) возможно предельное напряженное состояние;

3) упругопластический расчет основания с прочностными характеристиками^,,,, с11упл и увеличенными (после реконструкции) нагрузками;

построение областей предельного напряженного состояния (пластических областей), принятие и обоснование проектного решения о возможности приложения дополнительной нагрузки на упрочненное основание.

Методика расчетов оснований мостовых опор в особых условиях рассматривается на примерах из инженерной практики, иллюстрирующих

РЩ.2 =—-

2 к 12

постановки задач с учетом особенностей МКЭ, содержание расчетных процедур, интерпретацию результатов. Ниже приводятся один из числа рассмотренных примеров.

На рисунке 4, а изображена расчетная область, членение на конечные элементы, граничные условия основания фундамента с размерами 6=2,3 м, А=2,7 м опоры автодорожного мостового сооружения (путепровода). На опору опираются пролетные строения длиной: слева 14,1 м, справа 11,4 м. Особенностью условий рассчитываемого фундамента является наличие конуса высотой 7,4 м, завершающего подходную насыпь, пр игру жа ющего основание со стороны крайнего (правого) пролета. Насыпь отсыпана из суглинистых фунтов с удельным весом у - 18 кН/м3 и коэффициентом Пуассона у = 0,35, Общая длина фундамента 9,4 м, ширина путепровода по первоначальному проекту (до реконструкции) 10 м, ширина насыпи и конуса поверху 12 м. Чти размеры близки к условиям плоской задачи.

а- расчетная область, граничные условии, членение на конечные элементы, тоны уплотнения: 1 - т]>0,8, 2 - п = 0,5 4-0,8, 3 - ^ = 0,3 +0,5; б - пластические области: 1 - при природных значениях щ = 22°. ся = зо кПа и первоначальной нагрузке /?ср"330 кПа {рта1=452 кЛа. р„„=208 к) 1а}, 2 - при с„ул,,р,1уп1, Я первоначальной нагрузке, 3 - при е^р,^ и рс,,-440 кПа (рто1=562 к1"1а,р™„=318 кПа)

Рисунок 4 - Схемы к примеру

Покровный слой основания на глубину 1.8-2,4 м сложен пылеватым песком с удельным весом у - 19 кН/м3. Несущим слоем основания является полутвердый суглинок со следующими механическими характеристиками: <рц =22°, Сц =30 кПа, ^ = !9 кН/м3, модуль деформации

Е = 25,5 МПа, V = 0,35, Л. = 0,19. Первоначальная проектная нагрузка под плитой фундамента: рср =330 кПа (ртлх =452 кПа, р,пт =208 кПа), горизонтальная составляющая - Т= 3,4 кПа, расчетное сопротивление основания в природном состоянии к =384 кПа.

В пределах расчетной области (рисунок 4, а) выделены три зоны с соотношением г! = аср1р(К)ср более 0,8, 0,5+0,8 и 0,3^0,5. Прочностные

характеристики несущего слоя увеличены в соответствии с табличными данными А. И. Полищука до следующих размеров: при т] > 0,8 -Фпупл =24,2°, с 11уш =48 кПа; при г, от 0,5 до 0,8 - ср11ут=2Ъ,\°, сПупл = 39,6 кПа; при г/ от 0,3 до 0,5 - <р„ут = 22°, сПут= 31,5 кПа.

На рисунке 4, б показаны области предельного напряженного состояния (пластические области) в несущем слое основания при первоначальных условиях, после увеличения прочностных характеристик до размеров сЦугш и (рцуш и после увеличения расчетной нагрузки до рср =440

кПа (ртах =562 кПа, ртт =318 кПа). В связи с пригрузкой основания конусом пластические области получены по расчету только со стороны среднего (левого) пролета.

Выполненный расчет позволяет осуществить реконструкцию путепровода с увеличением ширины мостового полотна (включая тротуары) с 10 до 13,5 м (увеличение постоянной нагрузки на 33,3 %) без переустройства фундаментов.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Для целей настоящего исследования и решаемых прикладных задач выбрана упругопластическая модель грунта, описываемая уравнениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования) и теории пластического течения с уравнениями текучести Мора-Кулона (для условий плоской деформации), Мизеса-Шлейхера-Боткина (для условий осесим-метричного напряженного состояния) и неассоциированными дилатанси-онными соотношениями.

Выполненные исследования на реальных примерах подтвердили эффективность упругопластической модели, соответствие результатов расчетов данным измерений, фактическому состоянию объектов.

2. В диссертации выполнено исследование, связанное с использованием упругопластической модели применительно двум группам научно-технических задач:

- осесимметричных задач о расчетном моделировании статического испытания буронабивных свай и напряженно-деформируемом состоянии и устойчивости грунта на внутренних стенках и вокруг неукрепленной цилиндрической скважины, образуемой при изготовлении буронабивной сваи путем роторно-вращательного бурения;

- плоских задач о расчетах грузоподъемности оснований фундаментов мелкого заложения мостовых опор с особыми условиями: пригрузка откосами конуса, пересекаемой дорожной насыпи (для путепроводов); наклонное расположение поверхности основания и границ геологических слоев; расположение фундаментов на береговых склонах, вблизи вершины или перелома откоса; увеличение нагрузки на основание при уширениях проезжей части (габарита) длительно эксплуатируемых мостовых сооружений;

Предложены обоснованные (путем расчетного исследования) размеры расчетных областей, граничные условия, размеры конечных элементов, описание и численные значения параметров расчетных процедур.

3. Выполненные сопоставительные расчеты к известным из литературы и ранее не публиковавшимся результатам статических испытаний показали пригодность расчетной модели для численного моделирования вдавливания буронабивных свай ступенчато возрастающей осевой силой.

Получено удовлетворительное сходство диаграмм «осадка - нагрузка» по данным статических испытаний и расчетного моделирования.

4. В связи с плавным характером кривых «осадка - нагрузка» предложено использовать в качестве показателя (критерия) несущей способности буронабивных свай получение по расчету на оси симметрии области предельного напряженного состояния высотой, равной половине диаметра сечения буронабивной сваи. Предложены два варианта дополнительных (контрольных) расчетных показателей предельного сопротивления буронабивных свай, связанных с деформационными характеристиками основания:

- осадка, равная 0,05 диаметра буронабивной сваи;

- отношение пластической и упругой частей общей осадки ? /я =15

11 пласт/ 'упр > •

5. Расчетное исследование буронабивных свай «в составе свайного поля» показало, что осадка и несущая способность каждой такой сваи больше, чем «одиночной» сваи, и прогрессивно увеличиваются при уменьшении шага свай. Статическое испытание не позволяет осуществить прогноз осадок и несущей способности свай в составе многорядного свайного фундамента. Для таких условий более пригодным является расчетное моделирование.

6. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии грунта на внутренних стенках и вокруг цилиндрической полости в основании позволяет выполнить расчет и обосновать возможность устройства без укрепления скважины при изготовлении буронабивной сваи. Проведенные численные эксперименты позволили подтвердить на реальных объектах соответствие результатов расчетов фактическому устойчивому состоянию скважин в период от их разработки до окончания бетонирования.

7. Разработан способ учета повышающих коэффициентов к природным значениям угла внутреннего трения <рц и удельного сцепления с,,

пылевато-глинистых грунтов, основанный на результатах исследований А. И. Полищука (2000) и отражающий особенности использования МКЭ при расчете упрочнения основания после длительного периода эксплуатации мостового сооружения. В качестве параметра упрочнения при определении повышающих табличных коэффициентов к (рп и сп принято отношение средних расчетных напряжений (шаровой составляющей тензора напряжений) в центрах конечных элементов и аналогичных составляющих в составе начального критического давления Я в тех же точках основания.

8. Методика расчетов оснований опор мостовых сооружений в особых условиях рассмотрена на примерах из инженерной практики, иллюстрирующих постановки задач, содержание расчетных процедур, интерпретацию результатов. Показано, что для рассматриваемых категорий объектов использование программы УПРОС, реализующей исследуемую в диссертации упругопластическую модель грунта в сочетании с МКЭ, является эффективным средством обоснования проектных решений, прогноза нормальной эксплуатации или предупреждения предельных состояний.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Мельничук Н. Н., Шапиро Д. М. Упругопластическая дилатанси-онно-сдвиговая модель грунта в расчетах по предельным состояниям фундаментов сооружений // Вестник ВГУ. Серия: физика, математика. - 2006. - №2. - С. 94-98. Лично автором выполнено - 3,5 с.

2. Мельничук Н. Н. Расчет фундаментов мостовых опор в особых условиях // Труды международного научно-практического семинара «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки». - Том 1.-Пермь-2005. - С. 121-127.

3. Мельничук Н. Н. Численное моделирование вдавливания бурона-бивных свай в песчаные основания // Научный вестник ВГАСУ. Серия: Современные методы статического и динамического расчета зданий и сооружений. - Воронеж: ВГАСУ. - 2005. - №2. - С. 74-78.

4. Шапиро Д. М., Мельничук Н. Н. Ликвидация оползневого сдвига берегового склона в зоне строительства большого моста // Свгг геотехшки. -2006. -№1. С. 13-17. Лично автором выполнено - 2 с.

5. Шапиро Д. М., Мельничук Н. Н. Расчет грузоподъемности плитных фундаментов мостовых опор // Научно-технический журнал ВГАСУ. Серия: Современные методы статического и динамического расчета зданий и сооружений. - Воронеж: ВГАСУ. - 2004. - №1. С. 56-59. Лично автором выполнено - 2 с.

6. Шапиро Д. М., Мельничук Н. Н. Расчетное моделирование нагру-жения буронабивных свай осевой силой // Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных условиях / Труды международной научно-технической конференции. Том 1. - Уфа. - 2006. - С. 155-164. Лично автором выполнено - 5 с.

7. Шапиро Д.М., Мельничук H.H. Расчет прочности откоса меловой выемки // Городские англомерации на оползневых территориях / Материалы международной научной конференции. Часть II. - Волгоград. - 2003. С. 142-144. Лично автором выполнено - 1 с.

8. Мельничук Н. Н. Смешанная задача теорий упругости и пластичности об устойчивости цилиндрической полости в грунтовой среде // Сб. докладов I межд. научно-практ. конференции «Оценка рисков и безопасность строительных конструкций» Том II. - изд-во Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. - Воронеж. - 2006 - С. 92-94.

9. Шапиро Д. М., Мельничук Н. Н. Упругопластическая дилатанси-онно-сдвиговая модель в расчетах по предельным состояниям геотехнических объектов // Сб. докладов I межд. научно-практ. конференции «Оценка рисков и безопасность строительных конструкций» Том II. - изд-во Воронеж. гос. арх.-строит. ун-та. - Воронеж. 2006. - С. 138-140. Лично автором выполнено - 1,5 с.

Подписано в печать 19.01.2007 г. Формат 60x84 1/16. Уч.-изд. л. 1,6. Усл.-печ. л. 1,5. Бумага писчая. Тираж 100 экз. Заказ № 17

Отпечатано в отделе оперативной полиграфии Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006, Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Мельничук, Николай Николаевич

Введение.

Глава 1. Исходные представления. Современное состояние вопроса.

1.1 Краткий обзор опор эксплуатируемых, строящихся и реконструируемых мостовых сооружений. Современные инновации.

1.2 Анализ нормативных и теоретических положений расчета и проектирования опор.

1.2.1 Нормативные положения.

1.2.2 Расчет несущей способности буронабивных свай.

1.3 Возможности повышения научной строгости расчетов и повышения расчетной несущей способности оснований мостовых опор.

1.3.1 Нелинейный (упругопластический) метод расчета геотехнических объектов.

1.3.2 Учет упрочнения оснований длительно эксплуатируемых объектов.

1.4 Выводы по главе 1.

Глава 2. Выбор упругопластической модели грунта. Программное обеспечение.

2.1 Описание принятой модели грунта. Определяющие и разрешающие уравнения.

2.2 Программное обеспечение.

2.2.1 Обзор программ, реализующих нелинейные версии МКЭ.

2.2.2 Программа УПРОС и дополняющие ее элементы.

2.3 Обзор исследований, подтверждающих принятую модель грунта.

2.4 Выводы по главе 2.

Глава 3. Математическое моделирование и методика упругопластического расчета буронабивных свай на осевую нагрузку.

3.1 Описание решаемых задач.

3.2 Расчетное моделирование вдавливания одиночных буронабив-ных свай в связные грунты.

3.3 Расчетное моделирование вдавливания одиночных буронабив-ных свай в несвязные грунты.

3.3.1 Примеры расчетов.

3.3.2 Численное исследование.

3.4 Расчетное моделирование буронабивных свай в составе свайных ростверков (многосвайных фундаментов).

3.5 Задача об устойчивости грунта вокруг неукрепленной цилиндрической полости.

3.6 Выводы по главе

Глава 4. Расчет фундаментов мостовых опор в особых условиях.

4.1 Основные положения.

4.2 Упругопластический анализ упрочненных оснований реконструируемых объектов средствами МКЭ.

4.3 Упругопластический расчет фундаментов мостовых опор в особых условиях.

4.4 Выводы по главе 4.

Введение 2006 год, диссертация по строительству, Мельничук, Николай Николаевич

Актуальность темы. Диссертация посвящена развитию и уточнению методов расчета фундаментов и взаимодействующих с грунтом конструкции в составе мостовых сооружений путем внедрения в исследуемую область строгих решений теорий упругости, пластичности и механики грунтов.

В последние годы интенсивно растет число объектов строительства (в том числе мостов) с буронабивными сваями диаметрами 0,5ч-1,7 м. После 2000 г. доля таких фундаментов на строящихся и реконструируемых мостовых сооружениях на федеральных дорогах Центрального и Центральночерноземного регионов превысила 50 %. Предложения и научные исследования, связанные с использованием для расчетов свай на осевую нагрузку решений осесимметричных задач МКЭ нелинейной механики грунтов, не получили массового внедрения в проектную практику. Такие решения позволяют выполнять аналитические расчеты буронабивных свай, при изготовлении которых (в отличие от свай, устраиваемых с уплотнением околосвайной зоны) сохраняются природные характеристики грунта, принимаемые в качестве исходных данных. Использование при расчетах буронабивных свай решений осесимметричных смешанных задач теорий упругости и пластичности позволяет не только повысить теоретическую строгость расчетов, но также определить осадку свай, что имеет значение при проектировании неразрезных систем и др. объектов с высокими требованиями к точности определения перемещений.

В современном проектировании и расчетах грузоподъемности оснований и фундаментов мостовых опор растет число объектов с особыми условиями, которые отличаются от предусмотренных формулами и таблицами действующих нормативно-методических документов (СПиП 2.02.01-83*, СНиП 2.05.03-84* и др.). Примерами таких условий являются: односторонняя или двухсторонняя пригрузка основания откосами конуса и пересекаемой дорожной насыпи (для путепроводов); наклонное расположение поверхности основания и границ геологических слоев; расположение фундаментов на береговых склонах, вблизи вершины или перелома откоса; увеличение нагрузки на основание при уширениях проезжей части (габарита) длительно эксплуатируемых мостовых сооружений.

Актуальность темы диссертации обусловлена практической значимостью указанных выше научно-технических задач, современными возможностями совершенствования качества инженерных расчетов путем использования решений строгой теории.

- буронабивных свай диаметрами 0,5-И ,7 м; неукрепленных скважин (цилиндрических полостей со свободными стенками) в грунтовых основаниях, образуемых при изготовлении буронабивных свай;

- фундаментов опор в особых условиях.

Задачи исследования:

- разработка и обоснование (путем сравнения с результатами опытных измерений и предшествующих исследований) методики упругопластического конечно-элементного расчета буронабивных свай и неукрепленных скважин, устраиваемых при изготовлении буронабивных свай;

Научная новнзна и положения, выносящиеся на защиту.

1. По специальности 05.23.17

1.1 Расчетное моделирование вдавливания стержней цилиндрической формы ступенчато возрастающей осевой силой в идеально упругопластиче-скую среду, описываемую физическими соотношениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования); условием текучести Мизеса-Шлейхера-Боткина, гипотезой о соосности девиаторов главных напряжений и относительных деформаций, дилатансионными соотношениями неассоциированно-го закона текучести (на стадии пластического деформирования) путем использования решения осесимметричной смешанной задачи теорий упругости и пластичности на математической основе МКЭ: обоснование и конечно-элементная формализация расчетных областей, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состояний.

1.2 Расчетное моделирование (обоснование и конечно-элементная формализация, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состояний) в соответствии с положениями, указанными в п. 1.1, напряженно-деформированного состояния идеально упругопластической осесимметричной расчетной области с цилиндрической полосгыо.

1.3 Назначение и обоснование в качестве параметра упрочнения точек (конечных элементов) упругопластической расчетной области отношения средних напряжений (шаровых составляющих тензоров напряжений) от длительного воздействия уплотняющей нагрузки и аналогичных составляющих в составе уравнения, описывающего предел текучести (предельное напряженное состояние).

2. По специальности 05.23.02

2.1 Обоснование выбора для условий решаемых задач упругопластиче-ской модели грунта, описываемой уравнениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования) и теории пластического течения в соответствии с уравнениями Мора-Кулона (для условий плоской деформации), Мизеса-Шлейхера-Боткина (для условий осесимметричного напряженного состояния), гипотезой о соосности девиаторов главных напряжений и относительных деформаций с дилатансионными соотношениями неассоциированного закона течения.

2.2 Обоснование расчетной модели и численная конкретизация параметров предельных состояний буронабивных свай путем сравнения результатов расчетов с данными статических испытаний по известным (из литературных источников) и архивным материалам.

2.3 Способ расчета на основе МКЭ упрочнения оснований фундаментов мелкого заложения после длительного периода эксплуатации, заключающийся в применении повышающих коэффициентов (А. И. Полищук, 2000) к прочностным характеристикам (углу внутреннего трения и удельного сцепления) грунтов несущих слоев.

2.4 Методика и примеры упругопластических конечно-элементных расчетов фундаментов мостовых опор в особых условиях (пригрузка основания откосами конуса и пересекаемой насыпи; наклонное расположение дневной поверхности и границ геологических слоев; расположение опор на береговых склонах вблизи вершины или перелома откоса; увеличение нагрузки после длительного периода эксплуатации): выделение расчетных областей, конечно-элементная формализация и моделирование фундаментных конструкций, назначение граничных условий, обоснование критериев предельных состоянии; анализ полученных результатов и обоснование проектных решений (выводов по оценке грузоподъемности эксплуатируемых объектов).

Достоверность научных положении диссертации основывается на следующем:

Практические результаты (реализация) исследования:

- компьютеризированные методики и технологии расчетов исследуемых геотехнических объектов;

- расчеты при проектировании мостовых сооружений в научно-проектном предприятии ООО «Мостинжсервис плюс»;

- корректировка и адаптация к условиям решаемых задач программного обеспечения уиругопластических расчетов геотехнических объектов (программа УПРОС);

Личный вклад соискателя заключатся в исследовании и разработке методик расчета несущей способности буронабивных свай) и устойчивости неукрепленных полостей (скважин), устраиваемых при изготовлении буронабивных свай (обоснование размеров расчетных областей, граничных уеловий, критериев предельных состояний); разработке и обосновании способа расчета упрочнения грунтовых оснований при длительном воздействии уплотняющей нагрузки на основе МКЭ с использованием табличных данных из литературных источников; разработке методик и расчетов примеров фундаментов мелкого заложения в особых условиях; корректировке программы УПРОС и дополняющих ее процедур и технологических элементов, предназначенных для расчетов исследуемых объектов.

Апробации работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на II и III Международных научных конференциях «Городские агломерации на оползневых территориях» (Волгоград, 2003, 2006 г. г.), Международном научно-практическом семинаре «Актуальные проблемы проектирования и строительства в условиях городской застройки» (Пермь, 2005 г.), Международной научно-технической конференции «Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях» (Уфа, 2006 г.), научно-практических конференциях «Проблемы механики и надежности эксплуатируемых и реконструируемых мостов на автомобильных дорогах» (ВГАСУ - НИЦ "Дормост", Воронеж, 2001^-2006 г. г.), I международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» (Воронеж, 2006 г.).

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов. Общий объем работы: 104 страниц машинописного текста, 43 рисунка, 17 таблиц; список литературы из 98 наименовании, 3 приложения; всего 134 страницы.

Заключение диссертация на тему "Конечно-элементный расчет современных фундаментов мостовых сооружений с использованием упругопластической модели теории пластического течения грунтов"

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Для целей настоящего исследования и решаемых прикладных задач выбрана упругопластическая модель грунта, описываемая уравнениями закона Гука (на допредельной стадии деформирования) и теории пластического течения с уравнениями текучести Мора-Кулона (для условий плоской деформации), Мизеса-Шлейхера-Боткина (для условий осесимметричного напряженного состояния) и ^ассоциированными дилатансионными соотношениями.

- осесимметричных задач о расчетном моделировании статического испытания буронабивных свай и напряженно-деформированном состоянии и устойчивости грунта на внутренних стенках и вокруг неукрепленной цилиндрической полости, образуемой при изготовлении буронабивной сваи;

- осадка, равная 0,05 диаметра буронабивной сваи;

- отношение пластической и упругой частей общей осадки

5 s =15 °таст упр '

5. Сравнение расчетных значений несущей способности Fd, полученных по предложенному методу и по нормам СНиП 2.02.03-85 [п.п. 4.6, 4.7, формулы (11), (13), таблица 6] для условий буронабивных свай, заделанных нижними концами в несвязные грунты {с = 0), позволяет сделать следующие выводы:

- при значениях угла внутреннего трения (р до 30° получено удовлетворительное соответствие значений Fd, полученных двумя способами;

- при значениях (р>30° и в особенности при (р- 35-f390 наблюдается значительное расхождение результатов расчетов; значения Fd, полученные по нормам СНиП до двух раз и более превышают аналогичные параметры, полученные по упругопластическому расчету.

На основании полученных данных сделан вывод о том, что разработанный в диссертации метод расчета буронабивных свай позволяет получить болес надежные показатели несущей способности для условий опирания на несвязные грунты при значениях (р более 30°.

6. Расчетное исследование буронабивных свай «в составе свайного поля» показало, что осадка и несущая способность каждой такой сваи больше, чем «одиночной» сваи, и прогрессивно увеличиваются при уменьшении шага свай. Статическое испытание не позволяет осуществить прогноз осадок и несущей способности свай в составе многорядного свайного фундамента. Для таких условий более пригодным является расчетное моделирование.

7. Решение задачи о напряженно-деформированном состоянии грунта на внутренних стенках и вокруг цилиндрической полости в основании позволяет выполнить расчет и обосновать возможность устройства без укрепления скважины при изготовлении буронабивной сваи. Проведенные численные эксперименты позволили подтвердить на реальных объектах соответствие результатов расчетов фактическому устойчивому состоянию скважин в период от их разработки до окончания бетонирования.

8. Разработан способ учета повышающих коэффициентов к природным значениям угла внутреннего трения (рп и удельного сцепления си нылевато-глинистых грунтов, основанный на результатах исследований А. И. Полищука (2000) и отражающий особенности использования МКЭ при расчете упрочнения основания после длительного периода эксплуатации мостового сооружения. В качестве параметра упрочнения при определении повышающих табличных коэффициентов к (ри и си принято отношение средних расчетных напряжений (шаровой составляющей тензора напряжений) в центрах конечных элементов и аналогичных составляющих в составе начального критического давления R в тех же точках основания.

9. Методика расчетов оснований опор мостовых сооружений в особых условиях рассмотрена на примерах из инженерной практики, иллюстрирующих постановки задач, содержание расчетных процедур, интерпретацию результатов. Показано, что для рассматриваемых категорий объектов использование программы УПРОС, реализующей исследуемую в диссертации упругопластическую модель грунта в сочетании с МКЭ, является эффективным средством обоснования проектных решений, прогноза нормальной эксплуатации или предупреждения предельных состояний.

Библиография Мельничук, Николай Николаевич, диссертация по теме Строительная механика

1. А. с. 1178849 СССР. Способ определения несущей способности свай Текст. / II. 3. Готман; Бюл. N 34

2. Бартоломей А. А. Прогноз осадок свайных фундаментов Текст. / А. А. Бартоломей, И. М. Омельчак, Б. С. Юшков. М. : Стройиздат, 1994. -384 с.

3. Бща С. В. Дослщження напружено-деформировонного стану системи «фундамент в пробитш свердловиш основа» Текст. : автореф. дис. .канд. техн. наук / С. В. Бща. - Днепропетровск, 1993.-23 с.

4. Бахолдин Б. В. Экспериментальные исследования несущей способности буронабивных полых свай на вертикальную нагрузку Текст. / Б. В. Бахолдин, В. И. Берман, И. В. Михайленко // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1988. -N 2. - С. 14-16.

5. Березанцев В. Г. Расчет оснований сооружений Текст. / В. Г. Березанцев. Ленинград : Стройиздат, 1970.-207 с.

6. Бугров А. К. Напряженно-деформированное состояние оснований и земляных сооружений с областями предельного равновесия грунта Текст. : дис. . д-ра техн. наук / А. К. Бугров. Ленинград, 1980. - 385 с.

7. Бугров А. К. О применении неассоциированного закона пластического течения к смешанной задаче теории упругости и теории пластичности грунтов Текст. / А. К. бугров // Труды Ленинград, политехи. Ин-та. -Ленинград : [б.и.], 1976.- N 354. С. 43-49.

8. Ю.Вялов С. С. Модифицированная модель упругопластического деформирования грунта Текст. / С. С. Вялов, Ж. Шаабан // нелинейные методы расчета оснований и фундаментов : межвуз. сборник. Йошкар-Ола : [б.и.], 1990.-С. 4-13.

9. П.Винников Ю. Л. Математичне моделювання взаэмодп фундаменте з ущшьнением основами при ix зведенш та наступш работ! Текст. : монограф!я. Полтава : ПОлНТУ iM. Ю. Кондратюка, 2004. -237 с.

10. Гергель А. II. Определение несущей способности фундаментов в пробитых скважинах полевыми методами Текст. : автореф. . дис. Канд. техн. наук / А. Н. Гергель. Киев, 1996. - 16 с.

11. Глотов Н. М. Основания и фундаменты мостов Текст. : справочник / 11. М. Глотов, Г. П. Соловьев, И. С. Файнштейн. М. : Транспорт, 1990. -240 с.

12. Голов О. А. Деформации оснований в условиях плотной городской застройки Текст. : автореф. . канд. техн. наук / О. А. Голов. -Днепропетровск, 2005. 20 с.

13. Гольдин A. J1. Упругопластическое деформирование оснований жестким штампом Текст. / А. Л. Гольдин, В. С. Прокопович, Д. Д. Сапегин // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1983. - N 5. -С. 25-26.

14. Готман 11. 3. Расчет свайно-плитных фундаментов из забивных свай с учетом образования карстового провала Текст. : автореф. . дис. Д-ра техн. наук / Н. 3. Готман. Москва, 2004. - 34 с.

15. Готман Н. 3. Численная имитация статистического испытания тензометрических свай Текст. / Н. 3. Готман, Д. М. Шапиро, Р. Н. Гузеев // Труды 3-ей Украинской науч.-техн. конф. по механике грунтов и фундаментостроению. Киев : [б.и.], 2000. - С. 125-129.

16. Григорян А. А. Несущая способность буронабивных свай на площадках строительства Волгодонского завода тяжелого машиностроения Текст. / А. А. Григорян, И. И. Хабибуллин // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1977. - N 2. - С. 13-16.

17. Дзагов А. М. Совершенствование методики испытаний свай статическими нагрузками Текст. / А. М. Дзагов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2004. - N 4. - С. 29-31.

18. Дзагов А. М. О напряженном состоянии основания при устройстве и нагружении буронабивной сваи в глинистых грунтах Текст. / А. М. Дзагов, В. Ф. Сидорчук // Основания, фундаменты и механика грунтов.- 2002. N 3. - С. 10-15.

19. Друккер Д. Механика грунтов и пластический анализ или предельное проектирование Текст. / Д. Друккер, Б. Прагер // Определяющие законы механики грунтов ; под ред. В. Н. Николаевского. Москва : [б.и.], 1975.-С. 166-177.

20. Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике Текст. / О.

21. Петраков, В. Б. Швец, О. В. Школа, С. В. Бща, 10. J1. Винников. -Полтава : ПНТУ, 2006. 568 с.

22. Инструкция по диагностике мостовых сооружений на автомобильных дорогах Текст. / ФДД Минтранса России. М. : [б.и.], 1996. - 60 с.

23. Кпованич С. Ф. Модель деформирования неупругих материалов и ее применение к расчету грунтовых оснований Текст. / С. Ф. Клованич // Вестник Одесского Государственного морского ун-та. 2001. - N 7. -С. 131-139.

24. Коновалов П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий Текст. / П. А. Коновалов. 4-е издание. - М. : ВНИИНТПИ, 2000. -316с.

25. Копейкин В. С. Взаимодействие изгибаемых конструкций с билинейнодеформируемой-идеальнопластической средой Текст. : автореф. . дис д-ра техн. наук / В. С. Копейкин. Саратов, 1997. - 34 с.

26. Кушнер С. Г. Об обеспеченности сохранности архитектурно-эстетического облика зданий и их эксплуатационной пригодности Текст. / С. Г. Кушнер // Свгг геотехшки. 2004. - N 3. - С. 13-16.

27. Леонычев А. В. Несущая способность буронабивных свай фундаментов опор вантового моста через р. Обь у г. Сургута Текст. / А. В. Леонычев // Вестник мостостроения. 2004. - N 3-4. - С. 32-36.

28. Лира 9.4. Примеры расчета и проектирования : приложение к учебному пособию Лира 9.2 Текст. / Ю. В. Гензерский, А. Н. Куценко, Д. В. Марченко, Е. Е. Слободян, В. П. Титок. Киев : Изд-во НИИАСС, 2006.-124 с.

29. Маслов Н. Н. Механика грунтов в практике строительства (оползни и борьба с ними) Текст. / Н. Н. Маслов. Москва : Стройиздат, 1977. -320 с.

30. Маций С. И. Применение метода конечных элементов для исследования взаимодействия грунтов оползня со сваями Текст. / С. И. Маций, Ф. Н. Деревенец // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2005. - N 4. - С. 8-12.

31. МГСН 2.07-97. Основания, фундаменты и подземные сооружения Текст. М.: [б.и.], 1998. - 79 с.

32. Мельничук 11. Н. Численное моделирование вдавливания буронабивных свай в песчаные основания Текст. / Н. Н. Мелышчук // Научный вестник ВГАСУ. Сер. Современные методы статического и динамического расчета зданий и сооружений. 2005. -N 2. - С. 74-78.

33. Методика по обследованию и проектированию оснований и фундаментов при капитальном ремонте, реконструкции и надстройке зданий Текст. М.: Стройиздат, 1972. - 110 с.

34. Методы оценки несущей способности свай при действии вертикальной нагрузки Текст. : обзорная информация, серия 10. Инженерно-теоретические основы строительства. М. : ВНИИС, 1986. - Вып. 2. -68 с.

35. Нарбут Р. М. Работа свай в глинистых грунтах Текст. / Р. М. Нарбут. -Ленинград : Изд-во литературы по строительству, 1972. 159 с.

36. ОДН 218.0.032-2003 Временное руководство по определению грузоподъемности мостовых сооружений на автомобильных дорогах Текст. / М. : Росавтодор, 2003. 78 с.

37. Пилягин А. В. Проектирование фундаментов зданий и сооружений с использованием ЭВМ Текст. : учеб. пособие / А. В. Пилягин, С. В. Казанцев. Йошкар-Ола : Изд-во МарГУ, 1988. - 112 с.

38. Пилягин А. В. Определение расчетного сопротивления оснований при различных схемах загружения Текст. / А. В. Пилягин // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1998. - N 4-5. - С. 28-32.

39. Полищук А. И. назначение расчетного сопротивления грунта основания при проектировании фундаментов реконструируемых зданий Текст. / А. И. Полищук // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2000. - N 3. - С. 6-10.

40. Полищук А. И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий Текст. / А. И. Полищук. Томск : STT,2004.-476 с.

41. Рекомендации по проектированию обсыпных устоев мостов на автомобильных дорогах Текст. М. : ГипродорНИИ, 1982. - 60 с.

42. Рязанов Ю. С. Тридцатилетний опыт строительства столбчатых безростверковых опор мостов на Дальнем Востоке Текст. / 10. С. Рязанов // Транспортное строительство. 2005. - N 3. - С. 18-20.

43. Санжаровский Р. С. Усиление при реконструкции зданий и сооружений Текст. / Р. С. Санжаровский, В. М. Улицкий. СПб. : [б.и.], 1998. -637 с.

44. Семенкин А. М. Ремонт и уширение мостов постройки 50-х 60-х годов Текст. / А. М. Семенкин, Д. М. Шапиро // Наука и техника в дорожной отрасли. - 2002. - N 2. - С. 13-15.

45. Семенов А. А. Проектно-вычислительный комплекс SCAD в учебном процессе Текст. / А. А. Семенов, А. И. Габитов М. : Изд-во АСВ,2005.- 152 с.

46. Симагин В. Г. Основания и фундаменты зданий после перерыва в строительстве Текст. / В. Г. Симагии, П. А. Коновалов М. : Изд-во АСВ, 2004.-224 с.

47. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты. М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1986.-48 с.

48. СНиП 2.02.01-83*. Основания зданий и сооружений. М. : ЦИТП Госстроя СССР, 1983. - 40 с.

49. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы. М.: ГПЦПП, 1996. - 214 с.

50. Сотников С. Н. Опыт применения буровых свай при строительстве зданий в центре Санкт-Петербурга Текст. / С. Н. Сотников, А. В. Соловьев, И. Д. Зиновьев // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999.-N5.-С. 8-12.

51. Соколов В. К. Модернизация жилых зданий Текст. / В. К. Соколов. -М. : Стройиздат, 1986.- 151с.

52. Сооружение безростверковых опор автодорожного моста с укладкой подводного бетона вибрированием Текст. : информация ВПТИТРАНСТРОЙ. Серия. Строительство инженерных сооружений». -М.: [б.и.], 1986.- 15 с.

53. Сорочан Е. А. О назначении давлений на основания при реконструкции сооружений Текст. / Е. А. Сорочан, Ю. И. Дворкин // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1976. - N 2. - С. 16-19.

54. СГ1 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов Москва Текст. М. : Госстрой России, 2004 - 81 с.

55. Сиравочник но механике и динамике грунтов Текст. / В. Б. Швец, JI. К. Гинзбург, В. М. Гольдштейн и др.; под ред. В. Б. Швеца. Киев : Буд1вельник, 1987. - 232 с.

56. Строганов А. С. Осесимметричпая задача теории пластичности грунтов и несущая способность оснований в стабилизированном состоянии Текст. / А. С. Строганов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. - N 3. - С. 23-26.

57. Титаренко В. А. Прогнозування змипюот характеристик глинистих груштв при оцшщ стшкости зсувонебезпечних схил1в Текст. : автореф. . канд. техн. наук / В. А. титоренко. Киев, 2005. - 19 с.

58. Трофименко 10. Г. О расчете фундаментов мелкого заложения по различным нормам Текст. / Ю. Г. Трофименков В. В. Михеев // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1999. - N 2. - С. 18-22.

59. Уткин В. А. Строительство фундаментов мостовых опор на буровых сваях Текст. : учеб. пособие / В. А. Уткин, 10. Е. Пономаренко. Омск : Изд-во СибАДИ, 2006. - 180 с.

60. Фадеев А. Б. Метод конечных элементов в геомеханике Текст. / А. Б. Фадеев. М.: Недра, 1987. - 221 с.

61. Фадеев А. Б. Программа «Геомеханика». Версия 4 Текст. / А. Б. Фадеев . СПб.: СПб гос. архит.-строит. ун-т, 1997. - 221 с.

62. Цытович II. А. Механика грунтов Текст. / 11. А. Цытович. М. : Госстройиздат, 1963. - 636 с.

63. Шапиро Д. М. Математическое и информационное обеспечение САПР объектов строительства Текст. : учеб. пособие / Д. М. Шапиро. -Воронеж : [б.и.], 1999.-82 с.

64. Шапиро Д. М. Практический метод расчета оснований и грунтовых сооружений Текст. / Д. Шапиро // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1985. - N 5. - С. 19-21.

65. Шапиро Д. М. Расчет конструкций и оснований методом конечных элементов Текст. : учеб. пособие. Воронеж : [б.и.], 1996. - 80 с.

66. Шапиро Д. М. Расчет обсыпного устоя моста как противооползневого сооружения Текст. / Д. М. Шапиро // Транспортное строительство. -1980.-N 11.-С. 45-46.

67. Шапиро Д. М. Способ пространственного расчета устойчивости откосных сооружений Текст. / Д. М. Шапиро // Основания, фундаменты и механика грунтов. 1979. -N 3. - С. 1-13.

68. Шапиро Д. М. Упругопластический расчет несущей способности сваи Текст. / Д. М. Шапиро, Н. J1. Зоценко, С. В. Беда // Изв. вузов. Строительство. 1996. - N 6. - С. 34-39.

69. Шапиро Д. М. Внедрение нелинейного метода расчета при проектировании оснований и грунтовых сооружений Текст. / Д. М. Шапиро, Г. В. Полторак // Межвуз. сборник науч. трудов. Йошкар-Ола : Изд-во Марийского политехи, ин-та, 1990. - С. 24-27.

70. Шапиро М. Д. Ликвидация оползневого сдвига берегового склона в зоне строительства большого моста Текст. / М. Д. Шапиро, Н. II. Мельничук//Свгг геотехшки. 2006. - N 1.-С. 13-17.

71. Шапиро Д. М. Расчет грузоподъемности плитных фундаментов мостовых опор Текст. / Д. М. Шапиро, П. Н. Мельничук // Научный вестник ВГАСУ. Серия : Современные методы статического и динамического расчета зданий и сооружений. 2004. - N 1. - С. 56-59.

72. Шапиро Д. М. Расчет прочности откоса меловой выемки Текст. / Д. М. Шапиро, Н. Н. Мелышчук // Городские агломерации на оползневых территориях : материалы междунар. науч. конф. Волгоград : [б.и.], 2003.-Ч. II.-С. 142-144.

73. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь Текст. / Г. М. Шахунянц. 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Транспорт, 1969. - 536 с.

74. Щур Е. В. Напряженно-деформированное состояние системы «Пирамидальная свая основание» под действием вертикальной и горизонтальной нагрузки Текст. : автореф. . дис. канд. техн. наук / Е. В. Щур. - Днепропетровск, 1998. -23 с.

75. Ellison R. D. Et al. Load Deformations Mechanism for Bored Piles Text. / Ellison R. D // Journal of Soil Mech. and Found. Div. ASCE 1971 - Vol. 97, sm4. - P. 661-678

76. Gotman N. Z. Design of piled-raft foundation as three-component system "pile-soil-raft" Text. // Proc. XV ICSMFE. Rotterdam : Balkema, 2001 -P. 1039-1042.

77. Randolf M. F. Analysis of deformation of vertically loaded piles Text. / M.F. Randolf, C.P. Wroth // Journal of Geotechnical Engeneering Division, ASCE 1975 - Vol. 104, GT 12. - P. 1465-1488

78. Krahn J. Stability modeling with Slope/W. An engineering methodology Text. / J. Krahn. Calgary : Geo-Slope/W International, 2004. - 391 p.

79. PLAXIS. Geotechnical finite element code for soil and rock analyses Text. -The Netherlands : Delf University, 1999.-232 p.

80. Saeed Moaveni. Finite Element Analysis : Theory and Application with Ansys Text. 2-nd Edition. - Prentice Hall, 2003. - 822 p.

81. Примеры современных уширений пролетных строений мостовых сооружений с увеличением нагрузок на опоры

Похожие работы

Строительство
05.23.00