автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Совершенствование конструктивно-технологических решений шарнирных соединений автодорожных мостов

Сухов Игорь Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей».

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

; 8 СЕН 2011

4852780

На правах рукописи

Сухов Игорь Сергеевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ШАРНИРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Специальность 05.23.11 «Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей».

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в открытом акционерном обществе "Научно-исследовательский институт транспортного строительства" (ОАО ЦНИИС).

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Доктор технических наук Платонов Александр Сергеевич

Доктор технических наук, профессор Потапкин Анатолий Алексеевич

Кандидат технических наук Игнатьев Евгений Григорьевич

Ведущая организация:

ООО "Союздорпроект"

Защита состоится "23" Сентября 2011 года в 10-00 часов на заседании диссертационного совета ДМ.303.018.01 при Научно-исследовательском институте транспортного строительства по адресу: 129329, г. Москва, ул. Кольская, д. 1, ОАО ЦНИИС.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО ЦНИИС. Отзывы на автореферат диссертации в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, просим направлять по указанному адресу ученому секретарю диссертационного совета.

Автореферат разослан '¿ур" августа 2011 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук

Петрова Ж.А.

Краткая характеристика работы. Актуальность работы. Шарнирные соединения являются ответственными функциональными элементами стальных конструкций автодорожных мостов, широко используемыми:

- в узлах сопряжения вант и кабелей с пилонами и балками жесткости пролетных строений вантово-балочных и висячих систем, включая цепные конструкции кабелей;

- в узлах сопряжений подвесок с кабелями, арками и балками жесткости пролетных строений;

- в шарнирных узлах решетчатых и сплошностенчатых, преимущественно сборно-разборных, пролетных строений различного назначения;

- в устройствах опорных частей, антисейсмических закреплений, деформационных швах;

- в узлах сопряжения понтонов наплавных мостов и элементов инвентарных конструкций.

Несмотря на столь широкое применение и высокую значимость этих соединений для надежного функционирования мостов, действующий актуализированный СНиП 2.05.03.84* "Мосты и трубы" содержит лишь отдельные требования к их конструкционным материалам и расчетным сопротивлениям и только для случая плотного положения шарнира в отверстии. Расчетное сопротивление при свободном касании цилиндрических поверхностей не нормируется. Вместе с тем шарнирные соединения с неплотным положением шарнира в отверстии применяются, как правило, в сборно-разборных автодорожных пролетных строениях предназначенных для временного и краткосрочного восстановления мостов, что обусловлено необходимостью обеспечения быстрой сборки и разборки конструкций.

В последнее время наметилась тенденция к широкому внедрению в мостостроение висячих, вантово-балочных и других сложных систем пролетных строений, появились новые виды стального проката с улучшенными потребительскими свойствами. С учетом вышеизложенного и с целыо повышения тех-

нелогичности, сокращения сроков и стоимости строительства мостов представляется целесообразным и актуальным проведение исследований направленных на обоснование применения шарнирных соединений с неплотным положением шарнира в отверстии (при безусловном обеспечении их эксплуатационной безопасности), а так же исследований по применимости современных видов стального проката для шарнирных соединений.

Целью работы является разработка научно обоснованных конструктивно-технологических решений шарнирных соединений стальных автодорожных мостов, повышенной надежности и технологичности.

Для достижения поставленной цели решены следующие основные задачи:

1. Выполнен аналитический обзор теоретических исследований и анализ существующего опыта применения шарнирных соединений в мостостроении;

2. Разработаны расчетные модели и выполнены исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений при плотном и свободном положении шарнира в отверстиях соединяемых им элементов на основе современного метода конечных элементов с использованием программных комплексов НАБИШ^ и СОБМОБХУогкз.

3. Выполнены экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений (с использованием физического моделирования) для проверки полученных теоретических результатов;

4. Обоснованы технологичные допуски на плотное и свободное положение шарнира в соединении.

5. Проведен анализ современных видов стального проката и разработаны предложения по адаптации их физико-механических и сварочно-технологических свойств для шарнирных соединений мостовых сооружений обычного и северных А и Б исполнений - в свете требований актуализированного СНиП 2.05.03.84* "Мосты и трубы".

6. Сформулированы повышенные требования к расчетным проверкам прочности шарнирных соединений, физико-механическим и сварочно-технологическим свойствам конструкционных материалов.

Методы исследований. Для решения вышеизложенных задач использованы современные теоретические и экспериментальные методы, представленные в структурной схеме.

Научная новизна.

1. На основе метода конечных элементов (МКЭ) разработаны расчетные модели для оценки напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений стальных конструкций мостов при плотном (в пределах допусков на подвижную посадку) и неплотном положении шарнира в отверстии соединяемых элементов.

2. Выявлены новые закономерности распределения нормальных и касательных напряжений в "проушинах" (наиболее распространенных в мостостроении элементах шарнирных соединений) при плотном и неплотном положении шарнира в отверстии.

3. Разработаны физические модели для экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений.

4. Исследованы причины хрупких разрушений шарниров больших диаметров и установлены критерии безопасности шарниров в эксплуатации. Практическая значимость работы.

Результаты исследования обеспечивают повышенную технологичность и эксплуатационную надежность шарнирных соединений стальных конструкций мостов различных систем, при использовании в мостах обычного и северных исполнений, исключая возможные экономические, социальные и экологические потери в случае частичного или полного отказа их работы.

Адаптированы к потребительским свойствам современного толстолистового проката физико-механические и сварочно-технологические требования к металлу элементов соединяемых шарнирами.

Обоснованы технологичные допуски на плотное и свободное положение шарнира в соединении.

Результаты исследований использованы: - при проектировании деформационного шва, разработанного в филиале ОАО ЦНИИС "НИЦ Мосты" для реконструкции мостового перехода через р. Селенгу на 124 км автомобильной дороги "Байкал";

- в проекте надземного пешеходного перехода на пересечении ул. Павлюхина и ул. Халева в г. Казани, при проектировании узлов крепления подвесок к балке в арочном пролетном строении (ОАО "Татдорпроект"). На защиту выносятся:

1. Обоснование расчетных моделей на базе МКЭ для теоретического исследования напряженно-деформированного состояния элементов шарнирных соединений стальных конструкций мостов.

2. Новые закономерности напряженно-деформированного состояния элементов в виде "проушин" при плотном и неплотном положении шарнира в отверстии (по результатам теоретического исследования).

3. Методы формирования физических экспериментальных моделей шарнирных соединений и результаты исследования их напряженно-деформированного состояния

4. Результаты анализа причин имевших место при хрупких разрушениях шарниров.

5. Вопросы адаптации физико-механических и сварочно-технологических свойств современных материалов к конструкциям шарнирных соединений мостов обычного и северного исполнений.

6. Достоверность основных научных положений и результатов обусловлена корректностью применения современных методов исследования, подтверждаемых практикой мостостроения, а также количественной и качественной идентичностью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные научные положения и результаты диссертационной работы доложены на следующих научных форумах:

1. Заседаниях Секции «Проектирование и строительство искусственных сооружений на железных и автомобильных дорогах» Ученого совета ОАО ЦНИИС, 2008-2011 гг.

2. Научно - технической конференции Фонда "Амост" "Инновации в мостостроении" (в рамках международного форума "Строительство городов. City Build", "Вестник мостостроения", №1, 2010 г., с. 79-80).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ, в том числе 3 работы в журнале "Транспортное строительство", рекомендованном ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и библиографического списка. Общий объем работы 137 стр., включая 71 иллюстрацию и 6 таблиц. Библиографический список содержит 119 источников, в т.ч. 8 иностранных. Диссертация выполнена в Филиале ОАО ЦНИИС "НИЦ "Мосты".

Основное содержание работы.

Во введении обоснована актуальность темы диссертации.

В первой главе изложены в историческом аспекте материалы краткого аналитического обзора научных исследований и практики проектирования, строительства и эксплуатации мостов с шарнирными соединениями стальных конструкций. На его основе сформулированы цель и задачи диссертации, а также методы теоретических и экспериментальных исследований, необходимых для решения поставленных задач.

Началом научных исследований шарнирных соединений в мостостроении следует считать первое десятилетие XIX века, когда в России и других странах началось проектирование и строительство мостов висячей системы с металлическими цепными кабелями. В России эти исследования по заданию Главного управления Министерства путей сообщения возглавил крупный специалист-мостовик A.A. Бетанкур.

По результатам исследования были обоснованы важнейшие расчетные проверки несущей способности шарнирных соединений, а именно: для шарниров при работе на изгиб, срез металла по поперечному сечению и контактному смятию, а для элементов соединяемых шарниром при работе на растяжение, срез металла вдоль соединения и контактному смятию.

Чрезвычайно важным этапом совершенствования шарнирных соединений следует считать полученное в 1881 г. физиком Г. Герцем строгое решение задач о напряженно-деформированном состоянии (при упругой работе материала) двух тел любой формы, контактно соприкасаемых между собой, в том числе и тел с цилиндрической поверхностью, характерных для шарнирных соединений.

Отмечен также большой вклад Ф. Блейха в оценку напряженно-деформированного состояния элементов шарнирных соединений в виде "проушин" на основе теории расчета "кривых брусьев" по уравнениям Мюллера-Бреслау. Одновременно практика проектирования, изготовления и эксплуатации шарнирных соединений позволила разработать эмпирические соотношения основных размеров этих соединений.

Дальнейшему прогрессу шарнирных соединений способствовали теоретические решения на основе законов теории упругости задач о напряженно-деформированном состоянии пластин с различными контурными условиями, особенно пластин с круговым отверстием, являющимся резким концентратором напряжений.

Результаты экспериментальных исследований, выполненных H.A. Ниви-ным, показали, что характер напряженно-деформированного состояния элементов соединяемых шарнирами, при их плотном и неплотном положении в отверстии, принципиально отличается. Наибольшая концентрация напряжений при неплотном положении шарнира, наблюдается в сечении вдоль оси соединяемых элементов, а не поперек, как это имеет место в конструкциях с плотным положением шарнира в отверстии. Концентрация напряжений возрастает при этом по мере увеличения разницы диаметров отверстия и шарнира. Кроме того, для сборно-разборных конструкций сделан вывод о том, что область работы элементов шарнирного соединения должна ограничиваться упругой работой материала, в противном случае резко ухудшатся условия сборки и разборки соединения.

Большой вклад в исследования шарнирных соединений стальных конструкций внесли: в нашей стране Бетанкур A.A., Патон Е.О., Проскуряков Л.Д., Стрелецкий Н.С., Гибшман Е.Е., Протасов К.Г., Уманский A.A., Дарков A.B., Якобсон К.К., Сахновский М.М., Лялин Н.Б., Большаков К.П., Потапкин A.A., Нивин H.A., Кручинкин A.B., Платонов A.C., Игнатьев Е.Г., Егоров В.П., Тарасов A.M. и другие, а также зарубежные ученые: Блейх Ф.,Герц Г., Форсгер М., Фалтус Ф., Шапер Г. и другие.

В работе приведены примеры ряда уникальных исторических мостов висячей системы со стальными цепными кабелями, листовые звенья которых объединяются шарнирами, а также примеры современных мостов вантово-балочной системы с шарнирными прикреплениями вант к главным балкам и пилонам.

Особо акцентировано внимание на то обстоятельство, что в 50-е годы прошлого столетия в отечественном и зарубежном мостостроении наметилась тенденция к отказу от недостаточно технологичных клепаных конструкций и

переход на сварные и болто-сварные конструкции. Производство клепаных конструкций в нашей стране прекратилось полностью в начале 70-х годов. В это же время произошло значительное увеличение объемов строительства мостов в северных районах.

Эти обстоятельства потребовали не только рационализации механических, структурных и сварочно-технологических свойств металла конструктивных элементов шарнирного соединения, но и адаптации их к требованиям актуализированного СНиП 2.05.03-84* "Мосты и трубы" для мостовых конструкций обычного и северных А и Б исполнений.

Значительное место в аналитическом обзоре уделено научным работам последних 20 лет, направленных на существенное улучшение физико-механических и сварочно-технологических свойств толстолистового проката для конструкций мостов, сортового проката и поковок для шарниров.

Значительный вклад в дальнейшее совершенствование стального проката в мостостроении внесли: Большаков К.П., Передереев Б.М., Платонов A.C., Конюхов А.Д., Гребенчук В.Г., Подберезный Н.И., Кручинкин A.B., Звирь В.И., Гоцуляк A.A., Тополин Л.И., Левин Д.Ю., Пемов И.Ф., Морозов Ю.Д., Паршин В.М., Гладштейн Л.И. и другие.

Большой научный интерес в аналитическом обзоре представил анализ причин хрупкого разрушения в 2007 г. шарнира "Л" образного пилона конструкции ККЦ "Крылатское" в г. Москве. Выполненные в ОАО ЦНИИС и в ряде других научных организациях исследования выявили серьезную материаловедческую проблему по обеспечению стабильных и однородных потребительских свойств металла по всему поперечному сечению шарнира, в первую очередь по ударной вязкости, особенно в шарнирах большого диаметра. Решение этой проблемы требует большого внимания, поскольку увеличение пролетов висячих и вантово-балочных пролетных строений неизменно приведет к необходимости увеличения диаметров (против ранее известных) шарниров в шарнирных соединениях.

Начиная с 50-х годов прошлого столетия и до настоящего времени, в зарубежном и отечественном мостостроении доминирует тенденция к расширенному

применению сложных висячих, вантово-балочных и комбинированных систем пролетных строений, в которых на смену цепных кабелей пришли более прочные и технологичные системы вант и кабелей, компонуемых из высокопрочной проволоки. Однако эта тенденция не умолила, а, наоборот, обострила проблему совершенствования шарнирных соединений в конструкциях современных мостов.

Большой вклад в развитие современных конструкций мостов с шарнирными соединениями внесли в нашей стране проектные институты: ЗАО "ЦНИ-ИПСК им. Мельникова", ОАО "УкрПроектстальконструкция", ОАО "Ги-протрансмост", ОАО "Институт Гипростроймост", ЗАО "Институт Гипрост-роймост С-Петербург", ОАО "Союздорпроект", Киевский филиал ОАО "Союз-дорпроекта", ОАО "Трансмост", ОАО "Стройпроект", ОАО "Мостовик", а также производственные организации отрасли.

Аналитический обзор научных исследований, практики проектирования и строительства мостов с применением шарнирных соединений показал, что остаются вопросы в области совершенствования шарнирных соединений при обеспечении надежности и безопасности работы конструкции.

Во второй главе диссертации изложены результаты теоретических исследований напряженно-деформированЕюго состояния наиболее распространенного в мостостроении и других областях техники элемента шарнирного соединения в виде "проушин".

Рассмотрение существующего «метода кривого бруса» для расчета "проушин", основанного на теории расчета брусьев большой кривизны (по подобию предложения Ф. Блейха, отмеченного в главе 1) при плотном и неплотном положении шарнира в отверстии "проушин", показало, что этот метод применим лишь для анализа закономерностей распределения усилий в виде изгибающего момента, поперечных и продольных сил, а также соответствующих напряжений исходя из правил "сопротивления материалов". Эта теория не позволяет выявить концентрации напряжений около кругового отверстия и закономерности распределения контактных напряжений в зоне воздействия шарнира на «проушину».

В связи с этим было признано целесообразным, в целях получения более достоверной картины напряженно-деформированного состояния "проушин", применить современный метод конечного элемента (МКЭ), строго отражающий закономерности теории упругости.

Рассмотрены две задачи: с плотным (в переделах допусков на подвижность) и свободным положением шарнира в соединении при двух вариантах автоматизированного расчета - по программе Nastran (пластинчатая плоская модель) и по программе COSMOSWorks (твердотельная модель).

Физические модели, принятые к исследованию, отвечали полностью требованиям актуализированного СНиП 2.05.03-84* "Мосты и трубы" к шарнирным стальным соединениям, а расчетные модели построены в соответствии с положениями метода МКЭ и предпосылками указанных программ.

Для анализа использованы эпюры напряжений <тх, <ту и а также интенсивности напряжений <т„ (по условию Мизеса) которые находятся в известной зависимости: cri = ст2х + <У'у - <JX ■ ay + Зг^,

Из всей совокупности значений напряжений их, ау и та, а также интенсивности напряжений <т„ (в наиболее характерных сечениях) ПредСхавленных в

диссертации, в реферате приведены для примера наиболее важные (в сравнении при плотном и неплотном положении шарнира в отверстии) поля напряжений

а" и эпюры напряжений а>' (рис. 1-5).

а)

б)

Рисунок 1. Поля интенсивности напряжений аи (по Мизесу) в "проушине" при плотном (а) и неплотном (б) положении шарнира в отверстии (Ыавйап, Р = 44,1 кН).

Рисунок 2. Эпюры нормальных напряжений <ту по наиболее важным сечениям "проушины" при плотном положении шарнира в отверстии (Кг^гап, Р = 44,1 кН).

Рисунок 3. Эпюры нормальных напряжений сгу по наиболее важным сечениям "проушины" при плотном положении шарнира в отверстии (С08М08\Уогк5, Р = 44,1 кН).

Рисунок 4. Эпюры нормальных напряжений а по наиболее важным сечениям "проушины" при неплотном положении шарнира в отверстии (Ыазиап, Р = 44,1 кН).

Рисунок 5. Эпюры нормальных напряжений а по наиболее важным сечениям "проушины" при неплотном положении шарнира в отверстии (С08М08\\гогк$, Р = 44,1 кН).

Установлено, что при плотном и при неплотном положении шарнира в отверстиях имеется большая неравномерность (по величине, градиентам перепада и концентрации) нормальных и касательных напряжений, а также интенсивности напряжений (по Мизесу), что не учитывается теорией "кривых брусьев", используемой в настоящее время в практике проектирования шаргагрных соединений. Поэтому считаем, что эта теория не применима для расчетов шарнирных соединений повышенной надежности и не может бьггь рекомендована для дальнейшего использования.

Наиболее опасным по напряженному состоянию являются диаметральные сечения вдоль и поперек "проушин". Они отличаются наибольшей концентрацией напряжений с максимальными значениями на периметре отверстия.

При плотном положении шарнира в отверстии коэффициент концентрации нормальных напряжений ак по диаметральным направлениям поперек и вдоль сечения проушин составил 2,07 и 2,31, а при неплотном положении шарнира в отверстии соответственно 2,64 и 1,89. Это значит, что они обусловлены не только наличием концентратора в виде отверстия, но и характером передачи усилий на проушину от шарнира. Коэффициент концентрации нормальных напряжений увеличивается в поперечном сечении, а в продольном намечена тенденция к его снижению с увеличением диаметра отверстия. Соответственно поперечное сечение проушины признано наиболее опасным.

На основе выполненных исследований сделан вывод, что проверку прочности "проушин" следует выполнять по ограничению интенсивности напряжений <Уи (по Мизесу), а именно а= ^¡ах2 + ау - стх ■ ау + 3 • т^1 < п ■ Ку, где п коэффициент принимаемый в зависимости от величины и знака напряжений сгх, сгу

и г . Он может принимать по Мизесу значения от _!_ до —. Это значит, что

>/з

величины <Уи (по Мизесу) не должны выходить за контур эллипса, являющегося интерпретацией предельного контура упругости при плоском напряженном состоянии. Конструктивное условие обеспечивается либо заданием необходимой толщины монолиста проушин, либо применением кольцевых компенсаторов в зонах максимальных ст„.

Третья глава посвящена результатам экспериментальных исследований напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений.

Исследования запланированы и выполнены с целью проверки результатов теоретических исследований, изложенных в главе 2, а также получения дополнительных данных об особенностях механизмов деформирования шарнирных соединений вплоть до потери несущей способности.

Для достижения этой цели испытаны опытные образцы двух типов:

- масштабная модель из оргстекла;

- металлические образцы, являющиеся копией шарнирных соединений, запроектированных Филиалом ОАО ЦНИИС "НИЦ "Мосты"" и изготовленных на мостовом заводе ЗАО "Улан-Удэстальмост" для деформационного шва ДШИ-180 реконструированного мостового перехода через р. Селенгу на 124 км автомобильной дороги "Байкал".

Для перехода и соответствия модели из оргстекла параметрам натурного объекта были соблюдены необходимые критерии подобия и переходные соотношения.

Для определения возникающих напряжений были установлены тензорези-сторы сопротивлением 200 Ом. Схема расположения тензорезисторов на модели из

оргстекла представлена на рис. 6. В целях повышения достоверности результатов измерения тензорезисторы устанавливали на обеих плоскостях проушины. Отверстие в проушине принято неизменным, варьировался только диаметр шарнира для имитации условий плотной или неплотной постановки в отверстие "проушины".

Лжйфшщ

ш

Ж

ПРО-

йаш

у

В-.; В,

Накш ицатя:

кВШ

Рисунок 6. Схема расположения тензорезисторов на модели из оргстекла.

Измерения показаний тензорезисторов и анализ напряженно-деформированного состояния модели проводили с помощью тензометрической системы СИИТ-2, подключенной к персональному компьютеру.

Модель была установлена на специальном стенде, обустройства которого позволяли выдерживать требуемый режим загружеиия (рис. 5).

Ш. §Ш Ш "' Жй

Рисунок 7. Испытательный стенд.

1.....а

/

г

Рис. 8. Эпюры напряжений сгх- сечение 3-3 и <ту- сечение 1-1, при плотной постановке шарнира в отверстии проушины.

Рис. 9. Эпюры напряжений стх- сечение 3-3 и ау - сечение 1-1, при неплотной постановке шарнира в отверстии проушины.

Эпюры напряжений, полученные в результате выполненных экспериментальных исследований, (рис. 8-9) с высокой степенью сходимости соответствовали эпюрам напряжений полученным в результате теоретических исследований, с использованием программы СОБМОБХУогкз, которая рекомендуется для применения при проектировании шарнирных конструкций мостов. Экспериментальные исследования показали, что при деформировании образцов под нагрузкой можно выделить три специфических стадии процесса: - О - I. Происходит приработка образцов с компенсацией начальных геометрических отклонений и местным пластическим обмятием граней круговых отверстий "проушин" за счет изгиба шарнира. При разгрузке образцов фиксируются

а х

О,№№

остаточные деформации в пределах 1мм. В целом металл соединения работает упруго;

-1 - II. Образцы работают в пластической стадии и при их разгрузке наблюдаются остаточные деформации в пределах 2 мм. Круговые отверстия деформируются в эллипсоидные;

- II - III. Резко нарастают пластические деформации металла "проушин" и при нагрузке около 14 т происходит разрушение образцов (рис. 10).

15 14 13 Л 12 Е 11- а ю- <"< 9 в я » 7 Н 2 и 5 4 Деформация металлических «бра?цов

^ Ш

_ ,. • - '

11

/V 1 Шотная постановка -*-- Непаошая постановка

/ /

у /

ЕГ з / !

/ ;

Д 2 1

0

1 1 2 3 4 5 6 Деформация, мм

Рис. 10. Диаграмма деформации опытных образцов из металла.

В результате выполненных экспериментов установлено следующее. Если при испытании заклепочных соединений на растяжение - вырыв металла, как известно, происходит по площадкам параллельным разрывному усилию, то в рассматриваемых опытных образцах "проушин" вырыв происходит под углом приблизительно 45° по отношению к продольной оси образцов (рис. 11). Объясняется это тем, что пластические деформации металла со скольжением дислокаций развиваются сначала в зонах с максимальной интенсивностью напряжений <т„ (по Мизесу). Теоретические эпюры напряжений сг,, представленные в Главе 2, подтверждают эту закономерность

Рис. 11. Разрушение образца с плотной (а) и неплотной (б) постановкой шарнира в отверстии проушины.

В четвертой главе изложены результаты анализа физико-механических и сварочно-технологических свойств современных конструкционных материалов с целью их адаптации к шарнирным соединениям конструкций мостов с позиций повышения надежности и технологичности.

В работе рассмотрены современные виды стального проката отечественного производства, отличающиеся высокими потребительскими свойствами:

- легированный, повышенной прочности базовых марок 12ХГН2МА и 12ХГНМДБА по ТУ 14-1-5446-2002;

- низколегированный для мостостроения базовых марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713;

- экономнолегированный (с микролегированием ванадием или ниобием) для мостостроения марок 1ОХСНДА и 15ХСНДА по ТУ 14-1-5120-92;

- низколегированный для мостостроения марок 12Г2СД и 12Г2СБД по ТУ 14-15453-2002;

- низколегированный стойкий против атмосферной коррозии базовой марки 14ХГНДЦ по ТУ 14-15355-98

- низколегированный (с микролегированием церием) базовой марки 09Г2СЮЧ по ТУ 322-16-127-97.

На основе анализа информационных материалов определены их достоинства и недостатки с точки зрения применимости для шарнирных соединений мостовых конструкций повышенной надежности и технологичности.

Результаты анализа показали, что в уникальных конструкциях, концентрированно воспринимающих значительные усилия, предпочтителен прокат толстолистовой, свариваемый из легированной стали повышенной прочности марок 12ХГН2МА и 12ХГНМДБА по ТУ 14-1-5446-2002, разработанный институтом «ЦНИИчермет» совместно с ОАО «Уралсталь». В данном прокате, как и в указанных выше видах низколегированного проката, для обеспечения высоких потребительских свойств существенно снижена массовая доля вредных примесей серы и фосфора, а также осуществлено микролегирование ниобием при прогрессивных технологиях выплавки, прокатки и термообработки, что отвечает современным тенденциям развития металлургии.

В современных шарнирных соединениях мостовых конструкций могут применяться шарниры двух типов по особенностям металлургического производства:

1. Из сортового проката в виде круга диаметром до 200мм включительно.

2. Из поковок диаметром фактически до 500мм включительно, изготавливаемых ковкой и горячей штамповкой из слитков, блюмов и заготовок с установок непрерывной разливки стали.

Требования к материалам шарниров мостовых конструкций, регламентированные действующим в настоящее время актуализированным СНиП 2.05.03-84* «Мосты и трубы», распространяются только на поковки из ограниченного количества марок углеродистых, низколегированных и легированных сталей IV группы (с контролем потребительских свойств (УТ <УВ, (% у/, КО/, КСУ и твердости для партии поковок). Отсутствуют полностью требования к сортовому прокату. Вместе с тем сортовой прокат в наибольшей мере адаптирован к потребительским свойствам толстолистового проката, например по ГОСТ 6713. Более сложным является вопрос об обеспечении необходимых для мостостроения потребительских свойств поковкам. По ГОСТ 8479 "Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали" предусмотрена поставка поковок по пяти группам (I - V) в зависимости от ви-

дов испытаний, условий комплектования партии и единичных характеристик. Однако для мостостроения практический интерес представляют только IV и V группы, отличающиеся комплексным подходом к контролю потребительских свойств.

Анализ причин, имевших место при разрушении шарниров в различных конструкциях, например в спортивном комплексе в Крылатском города Москвы (отмеченных в п.1 диссертации), показал, что контроль потребительских свойств, указанных в актуализированном СНиП «Мосты и трубы», является необходимым для каждой поковки (группа V).

Кроме тог установлено, что для шарнирных соединений уникальных мостовых сооружений, обладающих наивысшим уровнем ответственности, и для всех соединений конструкций северных А и Б исполнений необходимы дополнительные проверки, регламентируемые по требованию потребителя п. 1.3 ГОСТ 1.3, а именно на наличие флокенов, внутренних несплошностей УЗД, макро и микро структуры, величины зерна. Очевидно, что такой контроль необходим после окончательной термической обработки поковок, в соответствии с требованиями ГОСТ 8479.

В четвертой главе рассмотрены также вопросы о рациональных соотношениях потребительских свойств металлов шарнира и соединяемых им конструкций из толстолистового проката. Для такого анализа использованы данные сертификационных (в соответствии со стандартами России) испытаний конструкций, получивших широкое распространение за рубежом в ответственных мостовых сборно-разборных пролетных строениях. Для примера на рис. 12 представлены результаты испытания металлов шарнирного соединения на ударную вязкость КСи.

Обращает на себя внимание, что металл элементов соединяемых шарнирами, обладает заметно более высокой ударной вязкостью, чем металл шарниров. Это представляется правильным, поскольку напряженное состояние металла и при плотном, и при не плотном положении шарниров в отверстиях отличается повышенной концентрацией напряжений.

Фактические значения ударной вязкости значительно превосходят минимально допустимые для указанных выше марок стали (аналогов) по отечественным стандартам.

Рис. 12. Результаты испытаний материалов шарнирного соединения на ударную вязкость: 1 - металл "проушин"; 2 - металл шарниров; 3 - минимально допустимые значения ударной вязкости толстолистового проката по ГОСТ 6713 для "проушин"; 4 - минимально допустимые значения ударной вязкости металла поковок по ГОСТ 8479 в зависимости от диаметра.

В пятой главе изложена оценка технико-экономической эффективности результатов диссертационной работы, исходя из условия исключения отказа шарнирных соединений на протяжении всего срока эксплуатации.

Одной из причин отказа может быть разрушение шарнирных соединений, например в узлах сопряжения вант с пилонами и балками жесткости современных, крайне дорогостоящих пролетных строений вантово-балочной системы. Возможность такого разрушения подтверждает отмеченная в аналитическом обзоре авария конструкций спорткомплекса "Крылатское" в г. Москве.

Отказ шарнирных конструкций в пролетных строениях мостов будет сопряжен с необходимостью сложных и дорогостоящих ремонтных работ при полном или частичном закрытии моста. При современной высокой интенсивности движения автотранспорта это приведет к колоссальным материальным издержкам.

Подобные отказы исключаются достоверностью научных результатов по оценке напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений, изложенных в диссертации, и адаптацией к использованию в шарнирных соединениях современных конструкционных материалов с высокими физико-механическими, структурными и сварочно-технологическими свойствами.

Что касается повышения технологичности, результаты исследования показали следующее. Монтаж и сборка, а так же замена после окончания срока службы шарнирных соединений с неплотной постановкой шарнира в отверстии значительно проще, чем с плотной постановкой. Шарнирные соединения с неплотной постановкой шарнира в отверстиях "проушин" целесообразно применять в сборно-разборных конструкциях мостов. Вместе с тем, поскольку коэффициент концентрации напряжений в шарнирных соединениях с неплотной постановкой шарнира не превышает 20% относительно шарнирных соединений с плотной постановкой шарнира в отверстиях, то их можно использовать и в капитальных конструкциях, с учетом всех рекомендаций и предпосылок, которые были разработаны в ходе выполнения данной диссертационной работы.

Экономический эффект от применения шарнирных соединений с неплотной постановкой шарнира в отверстиях проушин может быть очень большой за счет сокращения сроков строительства мостовых сооружений поскольку в разы упрощается монтаж и сборка шарнирных соединений с неплотной постановкой шарнира в отверстии, а также повышается удобство замены после окончания срока службы соединения.

Результаты исследования направлены на повышение надежности работы шарнирных соединений при эксплуатации, недопущения их разрушения. Экономический эффект за счет повышения надежности оценивается исходя из транспортных убытков, возникающих за время ремонта поврежденных частей шарнирных соединений моста, по методике, изложенной в работе Васильева А.П., Дингееа Э.В., Когазона М.С. и др. "Ремонт и содержание автомобильных дорог: Справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Т.П." (Под редакцией Ва-

сильева А.П.) - М.: Информавтодор, 2004, с. 486-487, при двух возможных вариантах:

Вариант 1. Повреждения не привели к существенному перераспределению усилий в пролетном строении и к искажению его продольного профиля до состояния, затрудняющего движение автотранспорта. При этом движение по мосту не закрывается, но его интенсивность сокращается за счет ремонтных работ ("выгораживания", по крайней мере, одной полосы движения автотранспорта для размещения технологического оборудования и безопасности).

Вариант 2. Повреждения существенные, приведшие к значительному перераспределению усилий в пролетном строении опасному для его несущей способности, а также к искажению продольного профиля, затрудняющего нормальную эксплуатацию автотранспорта. При этом движение по мосту закрывается на время ремонтных работ и переключается на соседние мосты.

Если позволяет характер повреждений шарнирных соединений, то первый вариант выполнения ремонтных работ предпочтительнее.

Расчеты показали, что транспортные убытки на время ремонта моста могут достигать очень значительной величины - до 1620 млн.руб..

Основные выводы и результаты исследований

Основные научные и практические результаты диссертационной работы, направленные на совершенствование конструктивно-технологических решений шарнирных соединений автодорожных мостов заключаются в следующем:

1. Разработаны расчетные модели и выполнены исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений стальных конструкций мостов при плотном (в пределах допусков на подвижную посадку) и неплотном положении шарнира в отверстии соединяемых элементов на основе метода конечных элементов (МКЭ) с использованием программных комплексов ИЛЗШАМ и СО Б МО Б \Vorks.

2. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментами на физических моделях.

3. Анализ данных по плоскому напряженно-деформированному состоянию "проушин", как при плотном так и неплотном положении шарнира в отверстиях, показал большую неравномерность распределения (по величине, градиентам перепада и концентрации) нормальных и касательных напряжений, а также интенсивности напряжений (по Мизесу), что не учитывали ранее расчеты по теории "кривых брусьев", используемой в настоящее время в практике проектирования шарнирных соединений.

4. Установлено, что наиболее опасными по напряженному состоянию являются диаметральные сечения вдоль и поперек "проушин". Эти сечения отличаются наибольшей концентрацией напряжений с максимальными значениями на периметре отверстия. При плотном положении шарнира в отверстии коэффициент концентрации нормальных напряжений ак по диаметральным направлениям поперек и вдоль сечения "проушин" составил 2,07 и 2,31, а при неплотном положении шарнира в отверстии соответственно 2,64 и 1,89. Это значит, что эти значения обусловлены не только наличием концентратора в виде отверстия, но и характером передачи усилий на "проушину" от шарнира (плотное или неплотное положения шарнира в отверстии).

5. При проектировании проушин для обеспечения их надежности необходимо обеспечить упругую работу материала. Если при расчетных проверках прочности оперировать условиями, что сг^гпах ; <тушах и гп,тах < К,-, то это может привести к нежелательному перерасходу материалу на "проушины". Допущение же ограниченных пластических деформаций на участках максимальных значений напряжений может привести к нарушению условия заменяемости шарнира при эксплуатации. В связи с этим, рекомендуется выполнять расчетную проверку прочности по ограничению интенсивности напряжений <т„ (по Мизесу), а именно

<т„ = ^ег/ + ау -<тх-<ту+ Зг„2 < п • , где коэффициент п в зависимости от величины и знака напряжений 11 *, аУ и ТК'- может принимать по Мизесу зна-

1 2

чения от -=■ до . Это значит, что ст„ (по Мизесу) не должны выходить за л/3 V 3

контур эллипса, являющегося интерпретацией предельного контура упругости при плоском напряженном состоянии. Конструктивно данное условие обеспечивается либо заданием необходимой толщины монолиста проушин, либо применением кольцевых компенсаторов в зонах максимальных <ти.

6. Поскольку коэффициент концентрации напряжений °к в "проушинах" шарнирных соединениях с неплотным положением шарнира в отверстии не превышает 20% относительно соединений с плотным положением шарнира, то такие соединения целесообразны в сборно-разборных конструкциях (по условиям удобства установки и изъятия шарниров). В капитальных мостовых сооружениях предпочтительны соединения с плотным положением шарнира в отверстиях проушин (в пределах допусков на подвижную посадку). Однако можно применять шарнирные соединения с неплотной постановкой шарнира в отверстии при условии выполнения рекомендаций данной диссертационной работы.

7. Установлено, что залогом надежной работы шарниров, главным образом, в части предотвращения хрупких разрушений, является обеспечение однородной металлографической структуры и стабильных прочностных свойств (в первую очередь ударной вязкости КСи и КСУ) по диаметральным сечениям применяемых конструкционных материалов. С учетом изложенного для шарниров конструкций различного вида климатического исполнения рекомендовано применять сортовой прокат (круг) диаметром до 200 мм и поковки диаметром до 800 мм по ГОСТ 8479. При этом с учетом высокого уровня ответственности мостов целесообразно поковки поставлять и принимать по V группе, а также по требованию потребителя с дополнительными проверками на наличие флокенов, внутренних несплошностей (методом УЗД), макро и микроструктуры, величины зерен (не менее 8 класса).

8. Наиболее предпочтительным для применения в шарнирных конструкциях мостовых сооружений, испытывающих значительные концентрированные усилия, является толстолистовой прокат легированный, повышенной прочности базовых марок 12ХГН2МН и 12ХГНМДБА по ТУ 14-1-5446-2002.

В пролетных строениях массового применения целесообразны следующие современные виды толстолистового проката:

- низколегированный базовых марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713, а в отдельных случаях и по ГОСТ 19281 и 19282;

- экономнолегированный (с микролегированием ванадием и ниобием) для мостостроения базовых марок 10ХСНДА и 15ХСНДА по ТУ 14-1-5120-92;

- низколегированный с микролегированием церием марки 09Г2СЮЧ по ТУ 14-1-5065-91 и ТУ 322-16-127-97;

- с микролегированием ниобием базовой марки 12ГСБД по ТУ 14-1-54-55-2002.

9. Результаты теоретического и экспериментального исследований в виде применения шарнирных соединений с неплотной постановкой в капитальных конструкциях были использованы:

- при проектировании деформационного шва, разработанного в филиале ОАО ЦНИИС "НИЦ Мосты" для реконструкции мостового перехода через реку Селенгу на 124 км автомобильной дорога "Байкал";

- при проектировании узлов крепления подвесок к балке в арочном пролетном строении надземного пешеходного перехода на пересечении ул. Пав-люхина и ул. Халева в г. Казани (ОАО «Татдорпроект»),

В результате удалось сократить сроки монтажа конструкций благодаря технологичности сборки шарнирных соединений.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Кручинкин A.B., Платонов A.C., Акимова K.M., Иванов В.О., Сухов И.С. Проблемы и перспективы развития Российского мостостроения на современном этапе. Научные труды ОАО ЦНИИС - выпуск № 247. М., 2008, с. 12-23.

2. Платонов A.C., Сухов И.С. Конструкционные материалы шарнирных соединений автодорожных мостов. Научные труды ОАО ЦНИИС - выпуск № 253, М., 2009, с. 136-142.

3. Сухов И.С., Платонов A.C. Проблемы применения шарнирных соединений в стальных конструкциях автодорожных мостов. //Транспортное строительство, № 4, М., 2009, с. 19-20.

4. Кручинкин A.B., Шелест А.И., Акимова K.M., Сухов И.С., Пемов И.Ф., Конюхов А.Д. Проблемы и перспективы применения стальных конструкций в транспортном строительстве. //Транспортное строительство, № 12, М., 2009, с. 21-26.

5. Сухов И.С., Платонов A.C. Материалы стальных шарнирных конструкций мостов. //Транспортное строительство, № 7, М., 2010, с. 18-21.

Подписано в печать 15.08.2011. Формат 60 х 84 '/,6. Объем 2 п л. Тираж 80 экз. Заказ 11.

Отпечатано в типографии ОАО ЦНИИС.

129329, Москва, Кольская 1 Тел.: (495) 180-94-65

Введение.

Глава 1. Современное состояние вопроса (краткий аналитический обзор).

1.1 Научные исследования.

1.2 Практика проектирования, строительства и эксплуатации.

1.3 Цель и задачи диссертационной работы.

1.4 Методы исследования.

Глава 2. Теоретическое исследование напряженно-деформированного состояния шарнирного соединения.

J

Шарнирные соединения являются ответственными функциональными элементами стальных конструкций автодорожных мостов, широко используемыми:

- в узлах сопряжения вант и кабелей с пилонами и балками жесткости пролетных строений вантово-балочных и висячих систем, включая цепные конструкции кабелей;

- в узлах сопряжений подвесок с кабелями, арками и балками жесткости пролетных строений;

- в шарнирных узлах решетчатых и сплошностенчатых, преимущественно сборно-разборных, пролетных строений различного назначения;

- в устройствах опорных частей, антисейсмических закреплений, деформационных швах;

- в узлах сопряжения понтонов наплавных мостов и элементов инвентарных конструкций.

Несмотря на столь широкое применение и высокую значимость, этих соединений для надежного функционирования: мрстов, действующий актуализированный СНиП [82] содержит лишь • отдельные требования^ к их конструкционным материалам и расчетным сопротивлениям и только для случая плотного положения шарнира в отверстии. Расчетное сопротивление при свободном касании цилиндрических поверхностей не нормируется. Вместе с тем шарнирные соединения с неплотным; положением шарнира в отверстии применяются, как правило, в сборно-разборных автодорожных пролетных строениях предназначенных для временного и краткосрочного восстановления мостов, что обусловлено необходимостью обеспечения быстрой сборки и разборки конструкций.

В последнее время наметилась тенденция к широкому внедрению в мостостроение висячих, вантово-балочных и других сложных систем пролетных строений, появились новые виды стального проката с улучшенными потребительскими свойствами. С учетом вышеизложенного и с целью повышения технологичности, сокращения сроков и стоимости строительства мостов представляется целесообразным и актуальным проведение исследований направленных на обоснование применения шарнирных соединений с неплотным положением шарнира в отверстии (при безусловном обеспечении их эксплуатационной безопасности), а так же исследований по применимости современных видов стального проката для шарнирных соединений.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Кручинкин A3., Платонов A.C., Акимова K.M., Иванов В.О., Сухов И.С. Проблемы и перспективы развития Российского мостостроения на современном этапе. Научные труды ОАО ЦНИИС - выпуск № 247. М, 2008, с. 12-23.

2. Платонов A.C., Сухов И.С. Конструкционные материалы шарнирных соединений автодорожных мостов. Научные труды ОАО ЦНИИС — выпуск № 253, М., 2009, с. 136-142.

3. Сухов И.С., Платонов A.C. Проблемы применения шарнирных соединений в стальных конструкциях автодорожных мостов. //Транспортное строительство, № 4, М., 2009, с. 19-20.

4. Кручинкин A.B., Шелест А.И., Акимова K.M., Сухов И.С., Пемов И.Ф., Конюхов А.Д. Проблемы и перспективы применения стальных конструкций в транспортном строительстве. //Транспортное строительство, № 12, М., 2009, с. 21-26.

5. Сухов И.С., Платонов A.C. Материалы стальных шарнирных конструкций мостов. //Транспортное строительство, № 7, М., 2010, с. 18-21.

В статье №1 соискателю принадлежит описание проблемы оснащения мостостроительных организаций инвентарными конструкциями быстровозводимых сборно-разборных мостов с использованием шарнирных соединений с неплотной постановкой шарнира в отверстии для ускорения монтажа. В статье № 4 соискателем представлены результаты анализа современного металлопроката, целесообразного для применения в мостовых конструкциях для снижения материалоемкости, трудоемкости и уменьшению стоимости сооружений в целом.

Основные выводы и результаты.

Выполненные теоретические и экспериментальные исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений стальных конструкций автодорожных мостов, а также прочностных, структурных и сварочно-технологических свойств металла шарниров и соединяемых ими элементов, направленных на повышение их надежности и технологичности, характеризуются рядом новых научных^ и практических результатов. Основные из них следующие:

1. Разработаны расчетные модели и выполнены исследования напряженно-деформированного состояния шарнирных соединений стальных конструкций мостов при плотном (в пределах допусков на подвижную посадку) и неплотном положении шарнира в отверстии соединяемых элементов на основе метода конечных элементов (МКЭ) с использованием программных комплексов NASTRAN и COSMOS Works.

2. Результаты теоретических исследований подтверждены экспериментами на физических моделях.

3. Анализ данных по плоскому напряженно-деформированному состоянию "проушин", как при плотном так и неплотном положении шарнира в отверстиях, показал большую неравномерность распределения (по величине, градиентам перепада и концентрации) нормальных и касательных напряжений, а также интенсивности напряжений (по Мизесу), что не учитывали ранее расчеты по теории "кривых брусьев", используемой в настоящее время в практике проектирования шарнирных соединений.

4. Установлено, что наиболее опасными по напряженному состоянию являются диаметральные сечения вдоль и поперек "проушин". Эти сечения отличаются наибольшей концентрацией напряжений с максимальными значениями на периметре отверстия. При плотном положении шарнира в отверстии коэффициент концентрации нормальных напряжений ак по диаметральным направлениям поперек и вдоль сечения "проушин" составил 2,07 и 2,31, а при неплотном положении шарнира в отверстии соответственно 2,64 и 1,89. Это значит, что эти значения обусловлены не только наличием концентратора в виде отверстия, но и характером передачи усилий на "проушину" от шарнира (плотное или неплотное положения шарнира в отверстии).

5. При проектировании проушин для обеспечения их надежности необходимо обеспечить упругую работу материала. Если при расчетных проверках прочности оперировать условиями, что сгх шах <Яу; ст> шах

Я и тху шах <Я5, то это может привести к нежелательному перерасходу материалу на "проушины". Допущение же ограниченных пластических деформаций на участках максимальных значений напряжений может привести к нарушению условия заменяемости шарнира при эксплуатации. В связи с этим, рекомендуется выполнять расчетную проверку прочности по ограничению интенсивности напряжений аи (по

Мизесу), а именно сг„ = ^ах2 + <уу2 -сгх-сгу + Зтху2 <п-Яу, где коэффициент п в зависимости от величины и знака напряжений °у и тху может

1 2 принимать по Мизесу значения от —¡= до —==. Это значит, что аи (по л/3 л/3

Мизесу) не должны выходить за контур эллипса, являющегося интерпретацией предельного контура упругости при плоском напряженном состоянии. Конструктивно данное условие обеспечивается либо заданием необходимой толщины монолиста проушин, либо применением кольцевых компенсаторов в зонах максимальных сгц.

6. Поскольку коэффициент концентрации напряжений в "проушинах" шарнирных соединениях с неплотным положением, шарнира в отверстии не превышает 20% относительно соединений с плотным положением шарнира, то такие соединения целесообразны* в сборно-разборных конструкциях (по условиям удобства установки и изъятия шарниров). В капитальных мостовых сооружениях предпочтительны соединения с плотным положением шарнира в отверстиях проушин (в пределах допусков на подвижную посадку). Однако можно применять шарнирные соединения с неплотной постановкой шарнира в отверстии при условии выполнения рекомендаций данной диссертационной работы.

7. Установлено, что залогом надежной работы-шарниров, главным образом, в части предотвращения хрупких разрушений, является обеспечение однородной металлографической структуры и стабильных прочностных свойств (в первую очередь ударной вязкости КСи и КСУ) по диаметральным сечениям применяемых конструкционных материалов. С учетом изложенного для шарниров конструкций различного вида климатического исполнения рекомендовано применять сортовой прокат (круг) диаметром до 200 мм и поковки диаметром до 800 мм по ГОСТ 8479. При этом с учетом высокого уровня ответственности мостов целесообразно поковки поставлять и принимать по V группе, а также по требованию потребителя с дополнительными проверками на наличие флокенов, внутренних несплошностей (методом УЗД), макро и микроструктуры, величины зерен (не менее 8 класса).

8. Наиболее предпочтительным для применения в шарнирных конструкциях мостовых сооружений, испытывающих значительные концентрированные усилия, является толстолистовой прокат легированный, повышенной прочности базовых марок 12ХГН2МН и 12ХГНМДБА по ТУ 14-1-5446-2002.

В пролетных строениях массового применения целесообразны следующие современные виды толстолистового проката:

- низколегированный базовых марок 10ХСНД и 15ХСНД по ГОСТ 6713, а в отдельных случаях и по ГОСТ 19281 и 19282;

- экономнолегированный (с микролегированием ванадием и ниобием) для мостостроения базовых марок 10ХСНДА и 15ХСНДА по ТУ 14-1-512092;

- низколегированный с микролегированием церием марки 09Г2СЮЧ по ТУ 14-1-5065-91 и ТУ 322-16-127-97;

- с микролегированием ниобием базовой марки 12ГСБД по ТУ 14-1-5455-2002.

9. Результаты теоретического и экспериментального исследований в виде применения шарнирных соединений с неплотной постановкой в капитальных конструкциях были использованы:

- при проектировании деформационного шва, разработанного в филиале ОАО ЦНИИС "НИЦ Мосты" для реконструкции мостового перехода через реку Селенгу на 124 км автомобильной дороги "Байкал";

- при проектировании узлов крепления подвесок к балке в арочном пролетном строении надземного пешеходного перехода на пересечении ул. Павлюхина и ул. Халева в г. Казани (ОАО «Татдорпроект»).

В результате удалось сократить сроки монтажа конструкций благодаря технологичности сборки шарнирных соединений.

1. Алямовский A.A. SolidWorks/COSMOSWorks. Инженерный анализ методом конечных элементов (Серия "Проектирование") // М.: "ДМК Пресс", 2004, 432с.

2. Безухов Н.И. Основы теории упругости, пластичности и ползучести // М., "Высшая школа", 1961.

3. Безухов Н.И., Лужин О.В. Приложение методов теории упругости и пластичности к решению инженерных задач // М., "Высшая школа", 1974, 200с.

4. Блейх Ф. Теория и расчет железных мостов // М., "Гострансиздат", 1932, с.289-296, 609-619.

5. Британские нормы. BS-5400 // Мосты, 1991.

6. Бычковский Н:Н., Данковцев А.Ф. Металлические мосты, часть 1 // Саратов, 2005, 364с.

7. Бычковский H.H., Данковцев А.Ф. Металлические мосты, часть 2 // Саратов, 2005, 348с.

8. Вейнберг Д.В., Гуляев В.И. Комфортное отображение и разностный метод в задачах о концентрации напряжений // Киев, В сб. "Концентрация напряжений", вып. II "Наукова думка", 1967.

9. Вишняков Г.Н. и другие. Строительство вантовых и висячих мостов (опыт ТФ "Мостотряд №6"). В сб. "Мостотрест. 70 лет на строительстве мостов", м., 200, с.243-247.

10. Ю.Гладштейн Л.И., Литвиненко Д.А. Высокопрочная строительная сталь ИМ., "Металлургия", 1972, 240с.

11. Гибшман Е.Е. Проектирование металлических мостов // М., "Транспорт", 1969, 416с.

12. Гитман Э.М. Московские городские строительные нормы по проектированию мостовых сооружений // М., "Транспортное строительство", №2, 2000, с. 24-27.

13. ГОСТ 6713. Прокат низколегированный конструкционный для мостостроения.

14. ГОСТ 4543. Прокат из легированной конструкционной стали.

15. ГОСТ 8479. Поковки из конструкционной углеродистой и легированной стали. Общие технические условия.

16. ГОСТ 7564. Прокат. Общие правила отбора проб, заготовок и образцов для механических и технологических испытаний.

17. ГОСТ 7565 (CT СЭВ 466-77) (ИСО 377.2-89). Чугун, сталь и сплавы. Метод отбора проб для определения химического состава.

18. ГОСТ 1497 (ИСО 6892-84, CT СЭВ 471-88). Металлы. Методы испытаний на растяжение.

19. ГОСТ 9454 (CT СЭВ 472-77, CT СЭВ 473-77). Металлы. Метод испытания на ударный изгиб при пониженных, комнатной и повышенных температурах.

20. ГОСТ 9012 (CT СЭВ 468-88, ИСО 6506-81, ИСО 410-82). Металлы. Метод измерения твердости по Бринеллю.

21. ГОСТ 19281. Прокат из стали повышенной прочности. Общие технические условия.

22. Гребенчюк В.Г., Платонов A.C., Подберезный Н.И. Современные проблемы монтажной сварки стальных конструкций мостов. В сб. трудов ЦНИИС, вып. 201 "Научные проблемы мостостроения". М., 2000, с. 17-24.

23. Дарков A.B., Шпиро Г.С. Сопротивление материалов // М., "Высшая школа", 1969, с.469-488.

24. Евграфов Г.К. Мосты на железных дорогах // М., "Трансжелдориздат", 1995, 636с.

25. Еврокод 1. Основы проектированиями воздействия на сооружения-// EN 1991.

26. Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций // EN 1993.

27. Качурин В.К. и другие. Проектирование висячих и вантовых мостов // М., "Транспорт", 1971, 280с.

28. Кириенко В.И. Вопросы проектирования вантовых.мостов // Тр. ЦНИИ ПСК, М., 1980, с. 114-122.

29. Кирьян В.И., Миходуй Л.И., Жданов C.JL, Мирянин В.Н., Демченко Ю.В., Лукьяненко Е.П., Дуда Н.И., Платонов A.C., Гребенчук В.Г. // Перспективы примененияхтали 09Г2СЮЧ в мостостроении. «Сварщик», №2, Киев, 1999, с.4-7.

30. Копырин В.И. Оценка прочности стержневых резьбовых деталей при растяжении образцов // М., "Сталь", №12, 1988.

31. Корноухов Г.П., Монов Б.Н, Гитмин Э.М. Мостостроение: настоящее и будущее // М., "Транспортное строительство", №7, 2003, с. 9-13.

32. Краткий исторический очерк развития висячих и вантовых мостов // Киев, "Транспортное строительство Украины", №4, 2007, с. 36-37.

33. Кручинкин A.B., Платонов A.C., Дербугов В.В., Медников Ю.П., Храмушкин A.M., Рянский A.C. Полезная модель № 20142 от 20.10.2001. «Болтовое соединение».

34. Кручинкин A.B. и другие. Совершенствование разъемных соединений в стальных конструкциях мостов при строительстве и реконструкции. Научные труды ОАО ЦНИИС, выпуск № 226, М., 2005, с. 31-45.

35. Кручинкин A.B. и другие. Особенности проектирования цепных стальных висячих мостов. Научные труды ОАО ЦНИИС, выпуск №235, М., 2006, с. 46-50.

36. Кручинкин A.B. и другие. Научно-технические и проектные разработки ЦНИИС в области стальных мостов // М., "Вестник мостостроения", №1, 2008, с. 6-12.

37. Кручинкин A.B. и другие. Проблемы и перспективы развития российского мостостроения на современном этапе. Научные труды ОАО ЦНИИС, выпуск № 247, М., 2008, с. 12-23.

38. Кручинкин A.B., Развитие металлического мостостроения в России. Труды ОАО ЦНИИС, вып. № 215, М., 2003, 116с.

39. Крыжановский В.И. Разводные мосты // М., "Транспорт", 1967, 256 с.

40. Митрофанов Ю:М. Лучшие инженерные сооружения мира прошедшего десятилетия // "Мостостроение мира", М., № 1-2, 2001, с. 3-59.

41. Николаи Л.Ф. Краткие исторические данные о развитии мостового дела в России // Типография Ю.Н. Эрлих. С-Петербург, 1898, с. 119.

42. Носарев A.B., Скрябина Т.А. Мосты Москвы // М., "Вече", 2004, 258 с.

43. Нормы США "Interim specification. Bridges", 1991.

44. Обзорная информация. Современный зарубежный опытпроектирования и строительства решетчатых пролетных строений большепролетных мостов // М;, "В ПТИтрансстрой", 1988, с. 37.

45. Осипов В.О. Резервы несущей способности и надежности металлических конструкций мостов // М., "Транспортное строительство", № 10, 1995, с. 26-28.

46. Патон Е.О. Железные мосты, Том 1. Фермы балочных мостов. Материал и заклепки // Киев, Типография*И.Н. Кушнеров и Ко, 1915, 584 с.

47. Пемов И.Ф. и другие. Совершенствование марочного сортамента стали для мостостроения // М., "Металлург", № 2, 2000, с. 47-49.

48. Пемов И.Ф. и др: Мостовые стали нового поколения на основе природнолегированных руд Халиповского месторождения // Металлург, № 9, 2004, с. 36-39.

49. Передерий Г.П. Мосты (часть вторая. Железные мосты) // М., "Госиздат", 1928, с. 384.51 .Петропавловский A.A. Проектирование металлических мостов // М., "Транспорт". 1982, 320 с.

50. Петропавловский A.A. и другие. Байтовые мосты // М., "Транспорт", 1985, 224 с.

51. Питлюк Д.А. Испытания строительных конструкций на моделях // М., "Стройиздат", 1971.

52. Платонов A.C. Новые виды стального толстолистового проката для мостостроения // М., "Вестник мостостроения", № 3-3, 1996, с. 33-37.

53. Платонов A.C., Кручинкин A.B. Проблемы проектирования и монтажа стальных и сталежелезобетонных пролетных строений мостов // "Вестник мостостроения", 1997, № 4, с. 34-37.

54. Платонов A.C. Научное обеспечение мостостроения. В сб. трудов ЦНИИС, вып. 203 "Институт на пороге третьего тысячелетия". М., 2000, с. 41-53.

55. Платонов A.C. Особенности требований к материалам для стальных ортотропных конструкций мостов // Вестник мостостроения. № 3-4, 2002, М., с. 60-65.

56. Платонов A.C. и др. Энциклопедия «Транспортное строительство». Раздел «Мостостроение», т.1, Корпорация «Трансстрой», 2002, 639 с.

57. Платонов A.C. Сборно-разборные сквозные металлические пролетные строения для временных мостов // М., отчет ЦНИИС, 1973.

58. Платонов A.C., Гребенчук В.Г., Кручинкин A.B. Стандарт предприятия СТП 012-2000., «Заводское изготовление стальных конструкций мостов» // «Вестник мостостроения», № 1-2, 2002, с.44-47.

59. Платонов A.C. Требования к стальным мостовым конструкциям северного А и Б исполнения. Тезисы доклада на научно-практической конференции «Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия)», Якутск, 2003, 72 с.

60. Платонов A.C. Научное обеспечение мостостроения // Транспортное строительство, №9, 2005, М., с. 8-14.

61. Платонов A.C. Конструкции мостов из уникальных видов стального проката // Транспортное строительство, № 6, 2008, с. 7-10.

62. Платонов A.C. и др. Стандарт организации (СТО-ГК "Трансстрой"-012-2007). Стальные конструкции мостов. Заводское изготовление // М., 2007, 174 с.

63. Платонов A.C. Уроки аварий металлических конструкций мостов // М., "Транспортное строительство", № 6, 2009, с. 6-9.

64. Полищук H.A., Платонов A.C., Васильев А.И., Жуков Ю.М., Чепуркин В.В. О разработке СНиП «Свода правил по мостовым сооружениям иводопропускным трубам» // «Транспортное строительство», №11, 2000, с. 1-6.

65. Потапкин A.A. Проектирование стальных мостов // М., МАДИ, 1984, 105 с.

66. Потапкин A.A. Проектирование стальных мостов с учетом пластических деформаций // М., "Транспорт", 1984, 200 с.

67. Протасов K.F. и другие. Металлические мосты // М-, "Транспорт", 1973, 352 с.

68. Пряхин Д.В. Исследование работы вантового пролетного строения моста методами физического моделирования;// "Транспортное строительство", № 10, 2009, с.30-32:

69. Роки К.С., Эванс Х.Р. Проектирование стальных мостов. Пер. с англ. Под ред. Потапкина Л.А // М., «Транспорт», 1986.

70. Савин К.Д., Шебякин O.G. Эксплуатация восстановленных мостов // М., "Трансжелдориздат", 1945, 624 с.

71. Савин F.H. Распределение напряжений около отверстий // Киев, "Наукова думка", 1958.

72. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике // М., "Наука", 1972.

73. СНиП 2.05.03-84* "Мосты и трубы"//М., ГП ЦПП, 1996,214с.

74. СНиП 32-05-2002. Нормы на проектирование, строительство и приемку в эксплуатацию мостов и труб. М., 2002, 206с.

75. Саламахин П.М. Программа машинного проектирования пролетных строений военных мостов со сплошными стальными балками // М., ВИА, 1986, с.35-39.

76. Солохин В.Ф. и другие. Сборка и надвижка пролетных строений автодорожного моста через р. Обь в районе г.Сургута // М., "Вестник мостостроения", № 1-2, 2000, №1-2, 2001.

77. Справочник по теории упругости ( под ред. Варвалы П.М.), JT., "Стойиздат", 1971.

78. Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Расчетно-теоретический (под редакцией A.A. Уманского), книга 2 // М., "Стройиздат", 1973, с.34.

79. Стандарт организации СТО-ГК "Трансстрой"-005-2007. Стальные конструкции мостов. Технология монтажной сварки. ООО " Группа компаний " Трансстрой" // М., 2007 г., с. 158.

80. Стандарт организации СТО-ГК "Трансстрой"-005-2007. Стальные конструкции мостов. Заводское изготовление. ООО " Группа компаний " Трансстрой" // М., 2007 г., с. 174.

81. Сторожев М.В., Попов Е.А. Теория обработки металлов давлением // М., "Машиностроение", 1971, 424с.

82. Стрелецкий Н.С. Курс мостов. Пособие при изучении и проектировании. Часть II // М., государственное техническое издательство, 1930, с. 482-501.

83. Стрелецкий Н.С. и другие. Металлические конструкции. Специальный курс // М., "Стройиздат", 1965, 366с.

84. Тарасов A.M., Бобров Ф.Ю., Пряхин Д.В. Применение физического моделирования при строительстве мостов и других сооружений // "Вестник мостостроения" №1, 2007, с.21-26.

85. Технические условия проектирования железнодорожных, автодорожных и городских мостов и труб. СН 200-62 // М., "Трансжелдориздат", 1962, 328 с.

86. Технические условия. Прокат низколегированный из стали марки 14ХГНДЦ для мостостроения. ТУ 14-1-5455-98.

87. Технические условия. Прокат низколегированный холодостойкий из стали марки 09Г2СХ04 для мостостроения. ТУ 322-16-127-97.

88. Технические условия. Прокат листовой высокого качества для мостостроения из низколегированной стали. ТУ 14-1-5120-92.

89. Технические условия. Прокат низколегированный из стали марок 12Г2СДи 12Г2СБД для мостостроения. ТУ 14-1-5453-2002.

90. Технические условия. Прокат толстолистовой из стали марки 12Г2СБД для мостостроения. ТУ 14-1-5455-2003.100: Технические условия. Прокат толстолистовой свариваемый из легированной стали повышенной вязкости марок 12ХГН2МА и 12 ХГНМБА. ТУ 14-1-5446-2002.

91. Тимохин Г.М. Совершенствование конструкций и методов проектирования разводных мостов // М., "Вестник мостостроения", №3, 1993, с.9-20, 1994, с. 15-23.

92. Тимошенко С.П., Войковский-Кригер С. Пластины и оболочки // М., "Физматгиз", 1963.

93. Транспортное строительство. Энциклопедия, том 1, глава 5. Мостостроение. М., Корпорация "Трансстрой", 2001, с.214-291.

94. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений // Киев, "Наукова думка", 1973, с.216.

95. Фоерстер М. Учебник по железным конструкциям // Дрезден, 1909, с.121-128, 472.

96. Чепрасов Д.П., Иванайский Е.А., Платонов A.C., Гребенчук BJ\, Подберезный Н.И. Свойство монтажных сварных соединений мостовых конструкций из сталей 10ХСНДА и 15ХОНДА // «Сварочное производство», №6, М., 1998, с. 16-19.

97. Шаппер Г. Стальные мосты // "Трансжелдориздат", М., 1936 г., с. 607.

98. Holmegard К. Storebaelt 1988-1998. Copenhagen, "Creat Belt A/S", 1998, 128s.

99. The Bridge ( The qresund technical Publications). Copenhagen, "Qresundsbro Konsortier", 2000, 288s.

100. Foerster M. Die Eisenkonstruktionen. Handbuch der ingenier. Wissenschaften. Dresden, 1909, 1040s.

101. Ozaka J. Realization of hight strenght concrete in Japan. J. Ozaka. Proceedings of Seconnd Canmet/ aci international!symposium on advances in concrete technology. Las Vegas, 1995, p.39-58.

102. Carpenter J. Applications of high strenth concrete for highway bridges. Rubric roads. Vol. 44, 1980, p.76-83.

103. Bleich F. Theorie undBerechnung der Eisernen Brucken. Berlin, 1930. 628s.

104. Weitz F. Entwicklungstendenzen der Stahl bruckenbanps am Beispien der Kheinbruckl Wiesbaden - Schiershtein. "Stahlban", №10, 1966, s.299-301.

105. Hex № it.ML. от ¿7/ 2011 г1. Справка о внедрениирезультатов диссертационной работы аспиранта ОАО ЦНИИС Сухова Игоря Сергеевича