Материалы

Анализ влияния механических параметров грунтового основания на расчеты плит колейного покрытия

В.В.Бычков

Для определения влияния механических параметров на конечный результат расчета плит колейных покрытий проводилось вычисление максимального изгибающего момента в железобетонной плите длиной 6 м с изменением исследуемого параметра.

Были выбраны следующие механические параметры:

An - параметр полных деформаций;

Ay - параметр упругих деформаций;

nn - параметр нелинейности полных деформаций;

ny - параметр нелинейности упругих деформаций;

m - параметр распределительной способности грунта.

Было также проанализировано влияние необратимых осадок грунтового основания на максимальные изгибающие моменты. Результаты расчетов представлены на рис. 1.

Рис. 1. Влияние механических параметров модифицированной

универсальной модели грунтового основания на максимальный изгибающий момент

Анализ графиков привел к следующим положениям:

- при увеличении параметра An происходит уменьшение максимального изгибающего момента в железобетонной плите;

- то же, но в менее резкой форме, происходит при увеличении параметра Ay, характеризующего в модифицированной универсальной модели способность грунтового основания деформироваться непосредственно под штампом и за его пределами;

- параметр nn характеризует нелинейность и его приближение к nn=1 вызывает увеличение изгибающего момента;

- приближение к nn=1 происходит увеличение изгибающего момента в менее резкой форме;

- при возрастании распределительной способности грунтового основания, а следовательно, уменьшении параметра m, происходит увеличение изгибающего момента в плите;

- способность алгоритма расчета [2] учесть влияние необратимых осадок на расчеты плит позволила сделать вывод, что уменьшение необратимых осадок и их исчезновение приводят к уменьшению максимальных изгибающих моментов на 21 %.

Применение модифицированной универсальной модели грунтового основания предъявляет требования к точности определения механических параметров. Если при определении изгибающего момента признать допустимой ошибку в 5 %, то область изменения расчетных механических параметров Аn,  Ау, nn, ny и m соответственно составляет 7,8; 4,5; 14,7; 6,4  и 9,3 %.

Плиты колейных покрытий автомобильных лесовозных дорог в основном рассчитывали по методам М.И. Горбунова-Посадова [3] и      И.А. Симвулиди [4]. Первый метод применим только для плит, свободно лежащих на упругом основании, второй метод позволяет учесть наличие жестких и шарнирных связей между плитами.

Наиболее наглядное представление о влиянии методов расчета на конечный результат можно получить, проведя сопоставительные расчеты одинаковых плит под одинаковой нагрузкой на одинаковых грунтах.

Проведем сравнение результатов расчета по вышеприведенным методам [3, 4] и методу расчета [2] . Для этого определим расчетный изгибающий момент в плитах различной длины, свободно лежащих на грунтовом основании. Модуль деформации для методов [3] и [4] под плитами длиной 1м, 2-3 м, 4-6 м соответственно равен Eo=14,5 МПа, Ео=19,4 МПа и Ео=29,0 МПа. Механические параметры для предлагаемого метода составляют Аn=2,808 МПа, Ау=8,644 МПа, nn=0,795, ny=0,962, m=2,593 [1].

Расчет показывает, что с увеличением длины плиты изгибающие моменты, вычисленные по методу И.А. Симвулиди, прямо пропорционально возрастают (рис. 2). При расчете по методу М.И. Горбунова-Посадова изгибающие моменты с увеличением длины до 3 м увеличиваются, а затем при увеличении длины с 3 до 6 м практически не меняются, что подтверждается экспериментальными исследованиями [5, 6].

Характер изменения изгибающих моментов, вычисленных по предлагаемому методу, показан на рис. 2. Из этого рисунка видно, что расчет плит с использованием метода И.А. Симвулиди дает завышенные изгибающие моменты по сравнению с предлагаемым методом: при длине плиты 3 м на 27,6 %, а при длине плиты 6 м – на 93,1 %. При сравнении результатов, полученных по методу М.И. Горбунгова-Посадова и предлагаемому методу, при длине плиты более 3 м расхождение практически не меняется и составляет 16,7 %.

Рис. 2. Изгибающие моменты в зависимости от длины плиты

I – предлагаемый метод; II – метод М.И. Горбунова-Посадова;

III – метод И.А. Симвулиди

Применяя предлагаемый метод расчета плит, мы сможем найти изгибающие моменты в шарнирно и жестко соединенных плитах длиной  6 м. Достоверность результатов, полученных по этому методу, требует экспериментального подтверждения.

Литература

1. Бычков В.В. Экспериментальные исследования прочности грунтового основания вдавливанием штампов (прямоугольного и круглого) / В.В.Бычков // Проблемы транспорта и транспортного строительства: сб., науч. тр. Саратов: СГТУ, 2006. С. 164-169.

2. Бычков В.В. Обоснование метода расчета плит колейных покрытий автомобильных лесовозных дорог: дис. … канд.техн.наук /   В.В. Бычков. Химки, 1989. 244 с.

3. Горбунов-Посадов М.И. Расчет конструкций на упругом основании / М.И. Горбунов-Посадов. М.: Госстройиздат, 1983. 516 с.

4. Симвулиди И.А. Расчет инженерных конструкций на упругом основании / И.А. Симвулиди. М.: Высш. шк., 1978. 480 с.

5. Создать экономичные конструкции железобетонных плит длиной 6 м и разработать технологию и оборудование для их изготовления: отчет о НИР / Центр.н.и. и проект.-конструкт.; Ин-т механиз.энерг.лесн.пром-сти. № ГР 01860041856; Инв. № 0280046811. Химки, 1987. 70 с.