Delist.ru

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕРАЗРЕЗНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ АВТОДОРОЖНЫХ МОСТОВ С ОРТОТРОПНОЙ ПЛИТОЙ ПРОЕЗЖЕЙ ЧАСТИ (16.09.2011)

Автор: Нгуен Мань Тхыонг

Научная новизна и значимость работы:

-разработан алгоритм автоматизированного проектирования неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части с оптимизацией проектного решения по минимуму погонной массы пролетного строения,

- получены оптимальные по погонной массе параметры неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части и установлены закономерности изменения целевой функции от значения независимых параметров.

- впервые на основе теории весовой поверхности профессора Саламахина П.М. показана необходимость выбора рационального уровня расчетных сопротивлений материалов в пролетных строениях, размеры которых определяются условиями их жесткости,

- впервые разработаны рекомендации по назначению оптимальной доли расчетных сопротивлений материала продольных ребер ортотропной плиты, которые необходимо выделять на восприятие ими местного действия временной нагрузки.

Достоверность и обоснованность полученных результатов исследования определяется корректностью поставленных задач, обоснованностью всех принятых этапов расчета и конструирования, использованием апробированных методов расчета и конструирования, а также подтверждена сравнением полученных результатов с известными данными реального проектирования аналогичных пролетных строений.

Практическая значимость работы :

Разработанная программа позволяет определять оптимальные параметры неразрезных металлических пролетных строений автодорожных мостов с ортотропной плитой проезжей части по критерию их минимальной погонной массы.

Эффективность работы определяется возможностью резкого повышения производительности труда проектировщиков за счет использования современной вычислительной техники в режиме тесного общения специалиста и ПК.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

Алгоритм программы автоматизированного проектирования неразрезных металлических пролетных строений автодорожных мостов с ортотропной плитой проезжей части по критерию минимальной погонной массы с учетом основных конструктивных и расчетных требований СНиП 2.05.03-84*.

Результаты исследования влияния основных параметров неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части и используемых в них материалов на значение целевой функции.

Рекомендации по рациональным конструктивным решениям и параметрам неразрезных металлических пролетных строений автодорожных мостов с ортотропной плитой проезжей части на этапе их вариантного проектирования.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы опубликованы в 4 статьях, доложены и одобрены на ежегодной научно-технической конференции 2010-2011г. Московского автомобильно-дорожного государственного технического университета и на международной научно-практической конференции « Инженерные системы» -2011 Москва Апрель 2011

Объем и структура работы. Диссертация изложена на 155 страницах машинописного текста и включает в себя введение, пять глав, заключение, 83 рисунков, 9 таблиц, список литературы из 58 наименований.

Основное содержание диссертации

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, научная новизна и приведены основные её результаты, выносимые на защиту.

В первой главе на основе анализа состояния развития неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части во Вьетнаме и автоматизированного проектирования мостовых конструкций в России сформулированы цели и основные задачи диссертационной работы. При обзоре литературы по автоматизированному проектированию мостовых конструкций отмечено, что наиболее существенные результаты вначале были получены Рвачевым Ю. А., Саламахиным П.М., Шляпиным Ю.М.и Сухоруковым Е.С. в ВИА им В.В. Куйбышева.

Диссертация является продолжением научных работ, выполняемых на кафедре мостов и транспортных тоннелей МАДИ( диссертации Лиянагама.Джанака,Вадуге Метананда, Джха Виджай Кумар, Ле Тху Хыонг, Новодзинского А. Л., Аует Луис, Фан Пинь, Ализаде Шахрам, Нгуен Нам Ха, Нгуен Тхак Куанг, Ле Ван Мань, Чан Тхай Минь) направленных на разработку программ автоматизированного проектирования мостовых конструкций с применением ПК, основанных на реализации инженерного метода последовательных приближений к искомому решению.

В этой же главе кратко изложен метод направленного поиска оптимальных высот пролетных строений и оптимального уровня расчетных сопротивлений материалов в них, предложенный профессором Саламахиным П.М. на основе его теории весовой поверхности изгибаемых конструкций.

Во второй главе Приведена разработанная автором обобщенная конструктивная форма неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части, система исходных данных к программе, перечень выходных данных о результатах проектировании, математическая формулировка задачи автоматизированного проектирования неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части и блок-схема для разработки соответствующей программы.

В качестве обобщенной схемы конструкции принято неразрезное металлическое пролетное строение (рис.1), имеющее n(( 2) пролетов с длинами Li и общей длиной L0. Длина пролетов задается в исходных данных и определяется заранее, исходя из гидрогеологических условий местности и подмостового габарита.

Рис. 1: Схема неразрезного металлического пролетного строения моста произвольной схемы – n пролетов.

Рис.2 Обобщенная конструктивная форма поперечного сечения пролетного строения с произвольным количеством балок

Рис. 3.Обобщенная конструктивная форма поперечного сечения пролетного строения коробчатого очертания

Предусмотрены два типа поперечных сечений: ортотропная плита проезжей части объединена с произвольным количеством(2-4) главных балок, объединенных системой поперечных связей(рис.2), ортотропная плита объединена с одной балкой коробчатого сечения(рис.3).

В третьей главе изложена принятая автором последовательность расчета и конструирования исследуемых пролетных строений применительно к программе их автоматизированного проектирования с учетом основных требований СНиП 2.05.03-84*.

В третьей главе также приведены особенности реализации алгоритма программы по обоснованию принимаемых размеров элементов пролетных строений, удовлетворяющих условиям прочности, жесткости, местной устойчивости стенок, общей устойчивости ортотропной плиты проезжей части, выносливости, а также аэродинамической устойчивости.

В четвертой главе до начала использования программы была произведена проверка правильности работы всех её блоков. Это позволило сделать вывод о хорошей сходимости результатов расчета и о том, что программа обеспечивает формирование рациональных сечений всех элементов пролетного строения при удовлетворении условий их прочности, жесткости и устойчивости .

В пятой главе приведены результаты исследования с помощью разработанной программы и рекомендации по её использованию для определения рациональных параметров конструктивных решений неразрезных металлических пролетных строений с ортотропной плитой проезжей части в диапазоне пролетов от 42 до 147 м.

Исследовано влияние на погонную массу пролетных строений наиболее важных их независимых параметров: высоты балки, количества балок в поперечном сечении пролетного строения, доли расчетного сопротивления материала продольных ребер, выделяемой на восприятие местного действия нагрузки. Эти исследования были выполнены для диапазона пролетов от 42 до 147 м и разных уровней временной нагрузки.

При этом установлено:

1.При величине пролетов от 42 до 63м минимуму погонной массы пролетных строений соответствует оптимальное значение высоты, при которой полностью используется расчетное сопротивление стали 15 ХСНД в нижних поясах балок пролетных строений при избыточном удовлетворении условий жесткости(т.е.оптимальный вариант конструктивного решения находится в первой зоне области существования возможных решений).

0.0025. Из этого следует, что этот вариант соответствует первой зоне области существования возможных решений и является оптимальным для рассмотренной конструктивной формы пролетного строения.

Рис.4. Зависимость массы 1п.м пролетного строения от высоты главных балок пролетом 42м. для конструктивной формы с тремя балками в поперечном сечении.

2. При величине пролетов от 84 до 147 выявлены ситуации, при которых конструктивные решения с минимумом массы при полном использовании расчетных сопротивлений не удовлетворяет условию жесткости. В качестве оптимальных высот в этих ситуациях принимаются минимальные из высот , которые удовлетворяют условию жесткости, т.е оптимальный вариант конструктивного решения находится во второй зоне области существования возможных решений.

В качестве примера в автореферате на рис.5 приведена полученная зависимость погонной массы пролетного строения пролетом 84м.с двумя балками в поперечном сечении от высоты главных балок, на этом же рисунке приведены данные об относительных прогибах этих решений.

Рис.5.Зависимость массы 1п.м пролетного строения от высоты главных балок пролетом 84м для конструктивной формы с двумя балками в поперечном сечении.

Это неравенство в соответствии с теорией весовой поверхности профессора Саламахина П.М. соответствует второй зоне области существования возможных решений, в которой оптимальное решение находится на пересечении изотензы с изофлексой, т.е при конструктивном решении с высотой 2.47 м ,которая имеет относительный прогиб равный допускаемому. Это конструктивное решение не является оптимальным по условию прочности. Но оно должно быть принято как решение соответствующее минимально возможной высоте, удовлетворяющей условию жесткости пролетного строения.

3. Выявлено, что при пролетах 147м и более в их конструктивных решениях не представляется возможным эффективно использовать расчетные сопротивления сталей 15 ХСНД и 10 ХСНД, для обеспечения условий их жесткости требуется применять неприемлемые по техническим и экономическим соображениям высоты. Эти конструктивные решения находятся в третьей зоне возможных решений, в них целесообразно снижение расчетных сопротивлений( т.е. применять менее прочные стали) до оптимальных, определяемых по методике профессора Саламахина П.М.

загрузка...