книги / Проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений
..pdfТаблица 1
Сводная сокращенная таблица результатов оптимизации балок с гибкой стенкой. Случай переменного шага ребер (а) по длине балки (1е/= 0, .6=20600 кН /см 2, Я}^=35,5 кН /см 2, Яу/= 3 1,5 кН /см 2, [///]=0,004, собственный вес
балки н е в х о д и т в н а гр у зк у )
- балка с гибкой стенкой раскреплена жестким металлическим настилом (или аналогичной структурой), а следовательно, шаг раскрепления сжатого
пояса балки /с/= 0; - расположение ребер жесткости не определяется опирающимися на бал
ку конструкциями, т.е. нет сосредоточенных нагрузок и возможно осуществ ление поэтажного сопряжения (опирание на верхний пояс) конструкций;
- удовлетворяются все требования СНиП П-23-81*.
В вопросе о выборе оптимального соотношения размеров отсека (р) прежде всего отметим, что рекомендации типа 1а)от= 1,0 ...1,3 не являются наилучшими, хотя именно данное равенство используется многими авторами. Во-первых, приведенное отношение допускает использование не оптимальных величин ^„(высота стенки) и а (шаг поперечных ребер жесткости). Во-вторых, при заданной величине пролета уместнее говорить о количестве отсеков, нежели чем об их продольных размерах. В-третьих, мы исходили из того, что может оказаться целесообразным рассматривать балки с переменным шагом поперечных ребер жесткости по их длине (рис.З, табл.2) и, строго говоря, рассматриваемое отношение, без дополнительных корректировок, вообще поте ряет смысл. Кроме того, проанализировав результаты, приведенные в табл. 1,2, можно заметить, что отношение Иц,!а, как правило, превышает 1,3; и только при /еу> 200 данная величина (1,3) является обоснованной.
В случае постоянного шага я, на основе статистического анализа результатов оптимизации (см. табл.1), можно рекомендовать рациональное число отсеков балки с гибкой стенкой Ыа(гес).
- ЛЦгес) = 4 |
- |
пролет балки 12 |
м, нагрузка 0,2 - 0,35 кН/см; |
|
- На(гес) - 7 |
- |
пролет балки 12 |
м, нагрузка 0,35 - 0,85 кН/см; |
|
-Ш(гес) = 1(безреберная балка), 5 |
- пролет балки 18 м, нагрузка 0,2 - |
|||
0,35 кН/см; |
|
|
|
|
- Ма(гес) = 5 |
- |
пролет балки 24 |
м, |
нагрузка 0,2 - 0,35 кН/см; |
- Ыа(гес) = 7 |
- |
пролет балки 24 м, нагрузка 0,35- 0,85 кН/см. |
||
0-1-1 1 хт~1~ттт"0" гх х х 'гт х1 х?
1- |
а2 |
| |
«1 |
* |
4-------------— |
|
!• |
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Схема балки с переменным шагом поперечных ребер жесткости
К сожалению, приходится констатйровать тот факт, что при реально существующем (дискретном) сортаменте полученные данные носят лишь рекомендательный характер и не гарантируют оптимальности (сравните варианты 1 и 2 табл. 1,2).
Балки с переменным шагом ребер(аь а2, ..., ап ) могут быть эффективнее балок с постоянным шагом ребер в среднем на 5...7% по трудоемкости изготовления и на 4 .. .5% по металлоемкости.
Необходимо отметить, что высота оптимально запроектированных балок с гибкой стенкой может достигать 2-2,5 м даже при незначительных нагрузках; при этом объем сварки (за счет приварки ребер к стенке) увеличивается по сравнению с обычными балками. Поэтому уменьшение числа ребер жесткости приводит к заметному снижению трудоемкости изготовления балок с гибкой стенкой [2] (рис. 4). Возможно и другое решение данного вопроса, а именно - использование ребер-стоек (ребра не привариваются к стенке балки) [3]. Наи лучших результатов можно добиться в комбинации - грамотное расположение ребер (см. табл. 2) по длине балки плюс использование ребер-стоек.
Рис. 4. Относительная трудоемкость (Т) изготовления балки с гибкой стенкой при различных схемах расположения попереч ных ребер жесткости: — — — - балка с пос тоянным шагом (а), — ------- --- балка с пере менным шагом (аи а2, ... ) , ------------- безреберная балка (#„=0,4 кН/см, #=0,48кН/см; V -
объем металла, расходуемого на балку)
Шаг поперечных ребер можно принимать по табл. 2 для большинства случаев, т.е. для 12 метровых балок -130,220,500,220,130 см и для 18-метровых балок - 200,375,650,375,200 см и т.д. Если выразить это в аналитической форме, то размеры первого отсека (яь см) при 12 м <7 < 24 м можно вычислять по приближенной формуле
675д(200Ли,)3(//2750)3; а ,> К ,
где к„и/ в см, # в кН/См.
Однако следует учитывать, что при дискретном сортаменте только использование программ для компьютера может гарантировать наилучший (оптимальный) результат (рис.5). Кроме того, с применением компьютера становится возможным получить оптимальные размеры отсеков из
ИЗ
УДК 624.2/8
Г.С. Аношкин
Уральская государственная академия путей сообщения
к а ч е с т в е : ►1Е П РИ ЗН А КИ ЭСТАКАДНЫХ МОСТОВ
На основе анализа проектов построенных эстакадных мостов выявлены интегра тивные свойства и системные принципы формирования их проектных решений, установлена взаимосвязь между ними.
Обобщение опыта проектирования, строительства и эксплуатации мостов (эстакадных мостов, путепроводов и виадуков) с учетом выявленных тенденций развития отечественного и зарубежного мостостроения [1] позволило синтезировать наиболее существенные. свойства интегративного характера, которыми должны обладать проектируемые мосты из сборного железобетона.
Синтезированные интегративные свойства характеризуют качество функционирования и возможность развития технической системы «эстакадный мост» (рис.1).
В результате экспертно-вероятностного анализа интегративных свойств 2; функционирования и развития технической системы «эстакадный мост» установлена их значимость [2,3]. Свойства 2, приведены в таблице в порядке уменьшения их значимости.
Эстакадным мостам присущи свойства сложных систем: иерархичность структуры, взаимодействие с окружающей средой и временными нагрузками. Перечисленными выше свойствами обладают не только эстакадные мосты в целом, но и почти каждый их модуль. Указанные свойства являются общими
|
|
|
|
_________ _________ 1 |
|
|
|
|
Взаимодействие с окружающей |
, |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
--------- <► |
средой (2,, 2 ^ . . . 2 10) |
Интегративные /2свойства |
|
3 г |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Конструкция |
> Иерархическая и структурная |
|
|||
эстакадного моста |
|
||||
|
|
|
------- 1 |
гибкость (22, 2 3) |
|
|
|
|
|
|
|
А |
' |
Т |
|
|
|
|
_А ► |
Стохастичность поведения |
|
||
|
|
|
|
||
конструкции (24 )
Рис. 1. Интегративные свойства 2 „ характеризующие конструкцию эстакадного моста каюсложную техническую систему
Системные принципы Р\ формирования проектных решений эстакадных мостов
Р\ - оптимизация
Рг - комплексное снижение материалоемкости и стоимости
Рз - преемственность конструкций
Р4 - взаимозаменяемость модулей (элементов)
Р5 - стандартизация
Ре - интеграция функций, выполняемых модулями
Р7 - модульная координация размеров
Рг - совместимость конструкций
Р? - структурная иерархия
Рю - единство художествен ного и конструктивного решений в экосфере
Связи
= * «
I» !
Интегративные свойства 2Ь характеризующие качество проектных решений эстакадных мостов, йх функционирование и возможность конструктивного развития
2 - сопротивляемость конструкций воз действиям природной и техногенной сред
26- приспособленность к размещению коммуникаций различного функцио нального назначения
2-}- композиционная целостность и цве товая гармония
2%- согласованность габаритов прибли жений железнодорожного и автодорож ного транспорта
2$- автономность (безопасность) эстакад ных сооружений в архитектурной среде
2\о - защита от шума
Рис. 2. Взаимозависимость свойств, которыми должны обладать перспективные конструкции эстакадных мостов, и принципов их проектирования
для всей структурной иерархии эстакадных мостов. Поэтому возникает необходимость применения системного подхода для реализации проблем, связанных с формулированием системных принципов их проектирования.
Системные |
принципы формирования |
проектных решений эстакадных |
|
мослов |
как и |
интегративные свойства |
2„ были подвергнута экспертно |
вероятностному анализу с целью выявления значимости каждого их них [2,3]. Принципы Р, приведены на рис.2 в порядке уменьшения из значимости.
Ранжированное размещение интегративных свойств 2, и системных принципов Р( позволило выявить наличие взаимосвязи между ними, а мнофакторным методом Терстоуна [4] эти связи были установлены., Сложность связей свидетельствует об их системном характере, а многообразие связей отражает сложность проблемы реализации взаимозависимости системных принципов и свойств при проектировании эстакадных мостов.
В результате анализа связей между элементами схемы была установлена особая значимость принципа оптимизации, что подтверждается возрастанием разной степени важности технических требований к эстакадным мостам (таблица). необходимостью создания конструкций мостов с заданными свойствами и их экономического обоснования с учетом возможных нежелательных последствий, могущих наступить при их реализации.
Интегративные свойства 2„ характеризующие качество проектных решений эстакадных мостов, их функционирование и возможность конструктивного развития
|
|
|
22 |
2з |
2* |
25 |
26 |
2 7 |
2ъ |
29 |
2\о |
Б |
|
|
72 |
72 |
64 |
48 |
48 |
48 |
40 |
т |
32 |
- |
8 |
|
А |
72 |
72 |
64 |
48 |
48 |
48 |
40 |
- |
32 |
- |
8 |
3 |
1 |
63 |
63 |
56 |
42 |
42 |
42 |
- |
35 |
- |
т |
7 |
- Л |
- 63 |
63 |
56 |
|
42 |
42 |
35 |
35 |
ч» |
- |
7 |
|
|
|
63 |
63 |
56 |
42 |
42 |
42 |
- • |
35 |
- |
- |
7 |
|
А |
54 |
54 |
48 |
|
36 |
36 |
- |
- |
24 |
6 |
|
|
54 |
54 |
48 |
36 |
|
• |
30 |
30 |
|
• |
6 |
|
— • |
т |
“ ---1--! |
16 |
|
4 |
|||||||
|
|
- 2 6 |
36 |
|
24 |
|
- |
|
||||
|
|
|
|
- |
15 |
- |
|
- |
3 |
|||
- Л |
- |
27 |
24 |
|
|
|
||||||
|
|
- |
3 |
3 |
||||||||
|
|
27 |
|
|
|
|
- |
- |
15 |
|||
□ |
г |
9 |
9 |
8 |
6 |
6 |
6 |
5 |
5 |
4 |
1 |
-----— |
|
||||||||||||
проектирования системного мостов эстакадных |
специфику определяющие |
),У Требования |
развития конструктивного |
возможность и функционирование |
их ЭМ, решений проектных |
качество характеризующие |
2/, свойства Интегративные |
Рис.З. Основные требования У\, перспективные факторыX/ и интегративные свойства 21, характеризующие конструкцию эстакадного моста как сложную техническую системы
Следовательно, проблема проектирования эстакадных мостов предусматривающая сущ ественное расширение области их применения в
слож ны х природных условиях и в условиях мегаполисов должна решаться с
учетом общесистемных принципов и, прежде всего, принципа оптимизации,
что убедительно дохазано нашими исследованиями (рис.З).
Список литературы
1.Аношкин Г.С. Эстакадные мосты за рубежом. Конструкции и некоторые вопросы эксплуатации эстакадных Мостов с коробчатыми пролетными строениями // Строительство и эксплуатация железнодорожного пути и сооружений. Екатеринбург, 1998. Вып. 6 (88).С. 62-90.
2.Бекешев С.Д., Гурвич Ф.Г. Математико-статистические методы экспертных оценок. М .: Статистика, 1974.
3.Экспертные оценки и их применение в энергетике / Под ред. Р.М. Хвастунова. М.: Энергоиздат, 1981.
4.Окунь Я. Факторный анализ: Пер. с англ. М.: Статистика, 1974.
Получено 10.06.99
УДК 624.1
А Ю. Ситникова
Нижнетагильский институт Уральского государственного технического университета
ОПЫТ УСТАНОВКИ ЛИ Н 515 ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Рассмотрен один из вариантов устройства поверхностных фундаментов под промежуточные опоры ЛЭП на слабых заторфованных грунтах.
Опоры ЛЭП на Среднем Урале часто устанавливают в отдаленных и труднодоступных районах на сильнопучинистых грунтах и болотах. Опыт строительства в этих районах показывает, что, с одной стороны, наиболее применяемыми с точки зрения производства работ являются свайные фундаменты, но с другой стороны, именно эти конструкции были всегда подвержены морозному пучению.
Реконструкция ВЛ 110 кВ на Среднем Урале ведется в сложных грунтовых условиях (рис.1). Проектом предусмотрены унифицированные стальные анкерно-угловые опоры У -110-1 и т.п. Эти опоры закрепляются в грунтах с помощью унифицированных фундаментов и ригелей. Непучинистый грунт для обратной засыпки доставляют из карьера, расположенного в 15 км от объекта. На заболоченном участке трассы с глубиной залегания торфа 5,2 м промежуточные опоры устанавливают на поверхностные фундаменты из трех блоков типа БФ (рис.2).
Рис. 1. Инженерно-геологический разрез трассы: 1 - торф коричневый среднеразложившийся от влажного до водонасыщенного, реже черного цвета, хорошо разложившийся; 2 - глина серого цвета, мягкопластичной консистенции, частично в кровле слабооторфованная; 3 - суглинок ко ричневого цвета, тугопластичной консистенции
V ш
й г ш Ы г 1.— ; У /
гШ .|1ШШ
Д-320
ЕФ 3538*35__^
Рис. 2. Фундаментный блок БФ 6x6, установленный в грунте при давлении под подошвой Р = 0,19 кгс/см
Поверхностные фундаменты представляют собой сборную конструкцию, опирающуюся на поверхности грунта «в трех точках» (тремя фундаментными блоками).