Удосконалення конструкції та моделей розрахунку напружено-деформованого стану наплавних мостів
Loading...
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазарян
Abstract
UK: Дисертаційна робота присвячена питанням удосконалення конструкції та моделей розрахунку напружено-деформованого стану наплавних мостів. Проведено аналіз існуючого досвіду та перспектив застосування наплавних понтонних мостів та встановлено, що застосування даного типу споруд в умовах екстремальних ситуацій під час затоплення територій або виведення з ладу існуючих мостів є найкращим способом відновлення інфраструктури країни, а також вирішенням проблеми будівництва мостів у складних умовах при значній глибині водної перешкоди, складних інженерно-геологічних умовах тощо. Виходячи із особливостей та недоліків існуючих конструктивних було удосконалено конструкцію понтону та балок прогонової будови рішень для улаштування наплавних мостів. Встановлені гранично допустимі значення прольоту балок прогонової будови. Проведено дослідження статичної роботи наплавного мосту, на основі яких визначено оптимальну довжину балок прогонової будови.
Запропоновано розрахункову модель, яка дозволяє визначати параметри напружено-деформованого стану та динамічних характеристик наплавного мосту з урахуванням основних параметрів зовнішніх навантажень. З метою верифікації запропонованої розрахункової моделі проведені натурні випробування наплавного
мосту з пропуском залізничного рухомого складу та автомобільної техніки, які підтвердили коректність запропонованої розрахункової моделі. Отримані дані щодо впливу параметрів наплавного мосту та зовнішніх навантажень на напружено-деформований стан наплавного мосту. Отримані уточнені дані щодо напружено-деформованого стану конструкції наплавного мосту в умовах звичайного руху типових для України моделей поїздів та швидкісного руху з використанням моделі навантаження HSLM-A, згідно EN 1991-2. Систематизовано технологічні особливості будівництва та технологічного супроводу наплавних мостів. Визначено економічний ефект від застосування запропонованих конструкцій понтону та балки прогонової будови, який складає 393,78 тис. грн.
RU: Диссертационная работа посвящена вопросам совершенствования конструкции и моделей расчета напряженно-деформированного состояния наплавных мостов. Проведен анализ существующего опыта и перспектив применения наплавных понтонных мостов. Установлено, что применение данного типа сооружений в условиях экстремальных ситуаций во время затопления территорий или выхода из строя существующих мостов является лучшим способом восстановления инфраструктуры страны, а также решением проблемы строительства мостов в сложных условиях при значительной глубине водной преграды, сложных инженерно-геологических условиях и т. п. Исходя из особенностей и недостатков существующих конструктивных решений была усовершенствована конструкция понтона и балок пролетного строения для устройства наплавного моста. На основе анализа статической работы понтона, установлены предельно допустимые значения пролета балок пролетного строения, при которых для предложенного конструктивного решения удовлетворяются требования по плавучести. Проведено исследование статической работы секции наплавного моста в качестве паромной переправы для перевозки трех или шести вагонов, на основе которых определена оптимальная длина балок пролетного строения. Для разработки расчетной модели был проведен анализ динамической работы наплавного моста по упрощенным расчетным схемам, который показал, что реальной работе предложенной конструкции наплавного моста соответствует схема в виде неразрезной балки на упругих опорах с сосредоточенными массами в местах упругих опор. С использованием программного комплекса «Belinda Structure 2014» разработана пространственная расчетная модель, которая позволяет определять параметры напряженно-деформированного состояния и динамические характеристики наплавного моста с учетом основных параметров внешних нагрузок. С целью верификации предложенной расчетной модели проведены натурные испытания наплавного моста с пропуском железнодорожного подвижного состава и автомобильной техники. Погрешность результатов численного моделирования и натурных испытаний наплавного моста составляет 3.4 - 8.8%, что свидетельствует о достаточной степени совпадения полученных данных. Получены данные о влиянии параметров наплавного моста и внешних нагрузок на напряженно-деформированное состояние наплавного моста с использованием предложенной расчетной модели. Установлено, что максимальные значения изгибающих моментов и поперечных сил в балках пролетного строения возникают при максимальной начальной осадке плавучей опоры. Скорость течения водотока оказывает существенное влияние на величину горизонтальных перемещений наплавного моста, которые увеличиваются с увеличением скорости. Температура воды фактически не влияет на напряженно-деформированное состояние. Рекомендованными для возведения наплавных мостов являются территории, которые соответствуют 2 - 5 ветровым районам. Получены уточненные данные о напряженно-деформированном состоянии конструкции наплавного моста в условиях обычного движения типовых для Украины моделей поездов и скоростного движения с использованием модели нагрузки HSLM-A, в соответствии с EN 1991-2. Систематизированы технологические особенности строительства и технологического сопровождения наплавных мостов. Установлено, что за счет замены крайних секций плавучей опоры, по которым не происходит движение транспорта, на пластиковые, а также использования балок с перфорированной стенкой затраты стали уменьшаются на 57%. Определен экономический эффект от применения предложенных конструкций понтона и балки пролетного строения, который составляет 393.78 тыс. грн. Результаты диссертационной работы внедрены практику работы понтонно-мостовых подразделений Государственной специальной службы транспорта Украины и учебный процесс в Днепропетровсокм национальном университете железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна.
EN: The dissertation is devoted to the problems of improving the design and checking the calculation of a stress-strain state of the floating bridges. The analysis of the existed experience and prospects of pontoon bridges use is carried out. It is determined that application of such structures is very promising for extreme situations of flooding or demolition of existed bridges, where there is a need to restore infrastructure of a country and also could be a solution of bridge construction in difficult conditions such as high deep water, complicated geological conditions, etc. According to the peculiarities and disadvantages of the existed pontoon bridge structures the pontoon and span beam structure were improved. Design model of pontoon bridge was proposed for parameters of stress-strain state and dynamic characteristics determination taking into account basic external loading parameters. Real-scale test of pontoon bridge on passage of train and vehicle was carried out to verify proposed model. Data about an influence of pontoon bridge characteristics and external loading parameters on stress-strain state were obtained. Refined data about stress-strain state of pontoon bridge in conditions of passage of common for Ukraine types of trains and high-speed passage according to EN 1991-2 for HSLM-A load model.
RU: Диссертационная работа посвящена вопросам совершенствования конструкции и моделей расчета напряженно-деформированного состояния наплавных мостов. Проведен анализ существующего опыта и перспектив применения наплавных понтонных мостов. Установлено, что применение данного типа сооружений в условиях экстремальных ситуаций во время затопления территорий или выхода из строя существующих мостов является лучшим способом восстановления инфраструктуры страны, а также решением проблемы строительства мостов в сложных условиях при значительной глубине водной преграды, сложных инженерно-геологических условиях и т. п. Исходя из особенностей и недостатков существующих конструктивных решений была усовершенствована конструкция понтона и балок пролетного строения для устройства наплавного моста. На основе анализа статической работы понтона, установлены предельно допустимые значения пролета балок пролетного строения, при которых для предложенного конструктивного решения удовлетворяются требования по плавучести. Проведено исследование статической работы секции наплавного моста в качестве паромной переправы для перевозки трех или шести вагонов, на основе которых определена оптимальная длина балок пролетного строения. Для разработки расчетной модели был проведен анализ динамической работы наплавного моста по упрощенным расчетным схемам, который показал, что реальной работе предложенной конструкции наплавного моста соответствует схема в виде неразрезной балки на упругих опорах с сосредоточенными массами в местах упругих опор. С использованием программного комплекса «Belinda Structure 2014» разработана пространственная расчетная модель, которая позволяет определять параметры напряженно-деформированного состояния и динамические характеристики наплавного моста с учетом основных параметров внешних нагрузок. С целью верификации предложенной расчетной модели проведены натурные испытания наплавного моста с пропуском железнодорожного подвижного состава и автомобильной техники. Погрешность результатов численного моделирования и натурных испытаний наплавного моста составляет 3.4 - 8.8%, что свидетельствует о достаточной степени совпадения полученных данных. Получены данные о влиянии параметров наплавного моста и внешних нагрузок на напряженно-деформированное состояние наплавного моста с использованием предложенной расчетной модели. Установлено, что максимальные значения изгибающих моментов и поперечных сил в балках пролетного строения возникают при максимальной начальной осадке плавучей опоры. Скорость течения водотока оказывает существенное влияние на величину горизонтальных перемещений наплавного моста, которые увеличиваются с увеличением скорости. Температура воды фактически не влияет на напряженно-деформированное состояние. Рекомендованными для возведения наплавных мостов являются территории, которые соответствуют 2 - 5 ветровым районам. Получены уточненные данные о напряженно-деформированном состоянии конструкции наплавного моста в условиях обычного движения типовых для Украины моделей поездов и скоростного движения с использованием модели нагрузки HSLM-A, в соответствии с EN 1991-2. Систематизированы технологические особенности строительства и технологического сопровождения наплавных мостов. Установлено, что за счет замены крайних секций плавучей опоры, по которым не происходит движение транспорта, на пластиковые, а также использования балок с перфорированной стенкой затраты стали уменьшаются на 57%. Определен экономический эффект от применения предложенных конструкций понтона и балки пролетного строения, который составляет 393.78 тыс. грн. Результаты диссертационной работы внедрены практику работы понтонно-мостовых подразделений Государственной специальной службы транспорта Украины и учебный процесс в Днепропетровсокм национальном университете железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна.
EN: The dissertation is devoted to the problems of improving the design and checking the calculation of a stress-strain state of the floating bridges. The analysis of the existed experience and prospects of pontoon bridges use is carried out. It is determined that application of such structures is very promising for extreme situations of flooding or demolition of existed bridges, where there is a need to restore infrastructure of a country and also could be a solution of bridge construction in difficult conditions such as high deep water, complicated geological conditions, etc. According to the peculiarities and disadvantages of the existed pontoon bridge structures the pontoon and span beam structure were improved. Design model of pontoon bridge was proposed for parameters of stress-strain state and dynamic characteristics determination taking into account basic external loading parameters. Real-scale test of pontoon bridge on passage of train and vehicle was carried out to verify proposed model. Data about an influence of pontoon bridge characteristics and external loading parameters on stress-strain state were obtained. Refined data about stress-strain state of pontoon bridge in conditions of passage of common for Ukraine types of trains and high-speed passage according to EN 1991-2 for HSLM-A load model.
Description
Захист – 28 січня 2016 р., ДВНЗ Придніпровська державна академія будівництва та архітектури
Ю. Горбатюк: ORCID 0000-0001-8949-864X
Ю. Горбатюк: ORCID 0000-0001-8949-864X
Keywords
наплавні мости, понтони, наскрізні двотаври, удосконалення конструкції, швидкісний рух, напружено-деформований стан, статика, динаміка, наплавные мосты, понтоны, двутавры с перфорированной стенкой, совершенствование конструкции, скоростное движение, напряженно-деформированное состояние, статика, динамика, floating bridges, pontoons, through-beams, improving of the design, fast traffic, deflective state, statics, dynamics, КМТ
Citation
Горбатюк Ю. М. Удосконалення конструкції та моделей розрахунку напружено-деформованого стану наплавних мостів : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.23.01. Дніпропетровськ, 2015. 24 с.