Delist.ru

разработка методики и программы автоматизации проектированияя вантовых мостов со сталежелезобетонными балками жесткости (15.09.2010)

Автор: Ле Ван Мань

При этом значения m - количество узлов закрепления вант в одном из крайних пролетов и k - количество узлов закрепления в одной из половин среднего пролета следует в первом приближении принимать по формулам:

m = ( N -1) / 4 + 1 ; k = ( N - 1 ) / 4 – 1

где N = Nв +1- общие количества узловых точек на балке жесткости.

3. Суммарная масса пролетного строения, пилонов, вант и оттяжек вантовых мостов при рассмотренных длинах балки жесткости в диапазоне от 400 до 1000 м в зависимости от угла наклона наиболее удаленной ванты описывается графиком, имеющим ниспадающую и восходящую ветви с точкой минимума при оптимальном угле, в диапазоне 25 … 300 (рис.6).

Этот вид связи массы пролетного строения от угла наклона наиболее удаленной ванты определяется тем, что масса пилонов естественно увеличивается с увеличением угла наклона наиболее удаленной ванты, а масса вант и оттяжек уменьшается. Масса балки жесткости при этом изменяется незначительно

4. Зависимость массы пилона от расстояния между поперечными ребрами ортотропной плиты пилона, которое изменялось в пределах от 2,0 до 7,0 м. с интервалом 1,0 м (рис. 7).

Из графика следует, что увеличение пролета продольных ребер приводит к уменьшению веса пилонов, что объясняется сопутствующим уменьшением массы поперечных ребер. При этом интенсивность снижения массы пилонов уменьшается с увеличением пролета продольных ребер. При пролете ребер более 5 м интенсивность дальнейшего снижения массы пилона становится несущественной, что дает основание назначать размер 5 м в качестве рекомендуемого.

5. Расчетные сопротивления материала в балках жесткости пролетных строений из сталей разных марок 16Д-20, 15ХСНД-32, 10ХСНД-32 и 390-15Г2АФДпс изменялись в пределах от 2200 кг/см2 (для 16д) до 3550 кг/см2 (для 10ХСНД). На рис. 8. приведена зависимость массы пролетного строения от уровней расчетных сопротивлений сталей разных марок.

На рис. 9 приведены выявленные уровни реализованных напряжений в нижних кромках балок жесткости, выполненных из различных марок стали. Они свидетельствуют о том, что в нижних кромках балок жесткости полностью реализуются расчетные сопротивления только стали 16Д и 15ХСНД. Расчетные сопротивления стали 10 ХСНД в нижних кромках балки жесткости полностью не используются. Это свидетельствует о том, что поперечное сечение при этом формируется не по условию прочности, а по условию жесткости пролетного строения в целом.

6. На рис. 10 приведена выявленная зависимость массы пилона от уровня расчетных сопротивлений применяемых сталей.

Её анализ показывает существенное влияние повышения уровня расчетных сопротивлений (марки стали) на массу пилона при прочих равных условиях во всем рассмотренном диапазоне расчетных сопротивлений, что свидетельствует о том, что в пилонах целесообразно применять стали даже самой высокой прочности.

7. Предложены рекомендации по использованию разработанной программы автоматизированного проектирования для определения рационального конструктивного решения двухпилонного вантового моста со сталежелезобетонной балкой жесткости и металлическим пилоном на этапе вариантного проектирования.

8. В ходе исследования была также получена зависимость критической скорости ветра от полной длины балки жесткости, при которой возможно проявление галопирования наиболее удаленных вант, не имеющих гасителей колебаний.

Эта зависимость свидетельствует о существенном повышении возможности галопирования вант, не имеющих гасителей колебания, при увеличении полной длины балки жесткости, т.е. при увеличении длины наиболее удаленной ванты.

Заключение

В выполненной работе поставлена и решена задача разработки программы автоматизации проектирования сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов и использования её для оптимизации их параметров по минимальной стоимости и массы используемых материалов. При этом:

1. Разработан расчетный модуль применительно к программе автоматизированного проектирования сталежелезобетонных вантовых мостов с учетом особенностей их математической модели , всех основных требований действующих норм проектирования (СНиП 2.05.03-84*) а также конструктивных особенностей сталежелезобетонных пролетных строений .

2. Разработаны блок - схема и алгоритм программы автоматизированного проектирования сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов с использованием расчетного модуля на основе МКЭ с учетом основных требований СНиП 2.05.03-84*.

3. Разработана и тестирована программа автоматизированного проектирования сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов с использованием языка программирования Visual Basic и созданного алгоритма программы.

4. С помощью разработанной программы автоматизации проектирования выполнено исследование влияния независимых параметров сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов на их массу и стоимость используемых в них материалов.

5. Разработаны рекомендации по использованию разработанной программы для выбора практически оптимального решения сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов на стадии их вариантного проектирования.

6. Проведенный анализ влияния независимых параметров на массу и стоимость пролетного строения и пилонов позволил сделать следующие основные выводы.

Суммарная масса сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов любой длины в зависимости от высоты балки жесткости описывается графиком, имеющим ниспадающую и восходящую ветви с точкой минимума при оптимальной высоте Н0, зависящей от общей длины балки жесткости L0 и определяемой по следующей эмпирической формуле:

H0 (м) = 0,00075*(L (м) -200)+ 0,5.

Суммарная масса сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов в зависимости от количества вант Nв на балке жесткости, описывается графиком, имеющим ниспадающую и восходящую ветви с точкой минимума при некотором оптимальном количестве вант Nв, зависящем от общей длины балки жесткости L0 и определяемом по следующей эмпирической формуле:

Nв = 0,035(L (м) -200) + 28.

При этом значения m - количество узлов закрепления вант в одном из крайних пролетов и k - количество узлов закрепления в одной из половин среднего пролета следует в первом приближении принимать по формулам:

m = ( N -1) / 4 + 1 ; k = ( N - 1 ) / 4 – 1,

где N = Nв +1- общие количества узловых точек на балке жесткости.

Суммарная масса сталежелезобетонных двухпилонных вантовых мостов в зависимости от угла наклона наиболее удаленной ванты описывается графиком, имеющим ниспадающую и восходящую ветви с точкой минимума при оптимальном угле, зависящем от длины балки жесткости и находящимся в диапазоне 25…300.

На этапе вариантного проектирования в качестве рекомендуемого расстояния между поперечными ребрами пилонов следует назначать расстояние, равное 5 м.

Поперечное сечение сталежелезобетонных балок жесткости вантовых мостов формируется не по условию прочности, а по условию жесткости пролетного строения в целом.

Существенное влияние повышения уровня расчетных сопротивлений (марки стали) на массу пилона при прочих равных условиях во всем рассмотренном диапазоне расчетных сопротивлений, это свидетельствует о том, что в пилонах целесообразно применять стали даже самой высокой прочности.

Зависимости размеров верхнего и нижнего поперечных сечений одной из ветвей пилона от уровня расчетных сопротивлений материала пилона свидетельствуют о существенном уменьшении размеров поперечного сечения пилона при увеличении уровня расчетных сопротивлений во всем рассмотренном диапазоне напряжений

7. Получена зависимость критической скорости ветра от полной длины балки жесткости, при которой возможно проявление галопирования наиболее удаленных вант, не имеющих гасителей колебаний.

Основные положения диссертации опубликованы в работах

1.Саламахин П.М., Ле Ван Мань. Обобщенная конструктивная форма сталежелезобетонных двухпилонных вантовых автодорожных мостов и блок-схема программы автоматизации их проектирования / Саламахин П.М., Ле Ван Мань. // Строительная механика инженерных конструкций и сооружений.-2010.-№ 2.-С.60-65.

2.Ле Ван Мань. Обобщенная конструктивная форма сталежелезобетонного двухпилонного вантового моста / Саламахин П.М., Ле Ван Мань // Исследование мостовых и тоннельных сооружений: Сборник научных трудов.- М.,2009.-С. 94-100.

3. Ле Ван Мань. Оптимизация независимых параметров сталежелезобетонных двухпилонных вантовых автодорожных мостов / Ле Ван Мань // Наука и техника в дорожной отрасли,- 2010.-№ 3,-С.18-20.

загрузка...