Харьковский национальный университет городского хозяйства имени (стр. 1 )

Для заказа доставки работы

воспользуйтесь поиском на сайте http://www. /search. html

министерство образования и науки

украины

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОРОДСКОГО ХОЗЯЙСТВА имени

На правах рукописи

Аль Атеш Ахмад

УДК 332.122:339.137.2

специальные тонкостенные конструкциИ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ

Специальность 05.23.01. – строительные конструкции, здания и

сооружения

Диссертация

на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Научный руководитель –

кандидат технических наук,

доцент

Харьков

2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Общие обозначения ..............................................................................	5
Введение ................................................................................................	6
Раздел 1. Анализ инженерных решений и результатов научных исследований ........................................................................	12
1.1. Предмет исследований..................................................	12
1.2. Конструктивные решения для балочных схем.........	13
1.3. Состояние научных исследований...............................	17
1.3.1. Исследование тонкостенных балочных конструкций .........................................................	17
1.3.2. Строительная механика исследуемых конструкций .........................................................	20
1.3.3. Конструктивные материалы и технологии.......	23
1.3.4. Экспериментальные исследования....................	24
1.4. Анализ напряженно-деформированного состояния тонкостенных балочных конструкций открытого профиля ..........................................................................	25
1.5. Выводы и задачи исследования...................................	31
Раздел 2. Предлагаемые решения тонкостенных конструкций мостовых переходов.............................................................	33
2.1. Общая характеристика конструкций исследуемого типа ……………………………………......................... 2.1.1. Исходные данные и требования................................	33 37
2.1.2. Конструкционные материалы...................................	38
2.2. Конструктивные исполнения вариантов..................... 2.3. Технологические особенности изготовления и монтажа предлагаемых конструкций..........................	39 45
2.4. Выводы по разделу.........................................................	48
Раздел 3. Теоретические основы напряжённо-деформированного состояния конструкций исследуемого типа ......................	54
3.1. Принятые гипотезы и допущения...............................	54
3.2. Напряженно-деформированное состояние тонкостенных стержневых конструкций открытого профиля .......................................................................... 3.3. Стеснение депланаций связями................................... 3.4. Формирование системы решения................................	55 56 57
3.5. Выводы по разделу .......................................................	69
Раздел 4. Исследование напряжённо-деформированного состояния предлагаемых конструкций............................... 4.1. Моделирование напряжённо-деформированного состояния исследуемых конструкций с помощью вычислительного комплекса Scad ............................ 4.1.1. Принципы построения модели................................. 4.1.2. Численное моделирование вариантов конструкций и их анализ .......................................... 4.2. Блочная математическая модель напряжённо - деформированного состояния конструкций исследуемого типа ........................................................	70 70 70 71 91
4.3. Особенности разрабатываемого программного обеспечения ....................................................................	91
4.4. Построение алгоритмов решений...............................	94
4.5. Пример моделирования напряжённо-деформированного состояния при кручении балки пролётного строения мостового перехода..................	96
4.6. Выводы по разделу ........................................................	98
Раздел 5. Экспериментальные исследования моделей конструкций и их элементов ......................................................................	99
5.1. Задачи экспериментальных исследований.................	99
5.2. Исследование напряженно-деформированного состояния моделей пролетного строения ...................	100
5.2.1. Программа экспериментальных исследований	100
5.2.2. Механические испытания моделей пролетного строения...............................................................	104
5.2.3. Анализ результатов испытаний и сравнение их с результатами численных исследований	111
5.3. Механические испытания элементов депланационных связей ...............................................	112
5.4. Длительные испытания элементов депланационных связей	120
5.5. Выводы по разделу ........................................................	129
Раздел 6. Внедрение результатов исследований в проектирование и постройку тонкостенных стержневых конструкций открытого профиля ..............................................................	131
6.1. Опыт практического применения тонкостенных стержневых конструкций открытого профиля............ 6.2. Систематизация проектных решений по конструктивным, технологическим и эксплуатационным параметрам...................................	131 132
6.3. Экономическое обоснование проектных решений...	133
6.4. Выводы по разделу .......................................................	134
Общие выводы .......................................................................................	136
Список использованных источников ..................................................	138
Приложения...........................................................................................	153

ОБЩИЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

x, y, z – координаты ортогональной системы координат.

ξ, η, θ, z – главные перемещения.

Ix, Iy – осевые моменты инерции.

Id – момент инерции свободного кручения.

Iw – секториальный момент инерции.

w – секториальная площадь.

Е – модуль деформации первого рода.

G – модуль деформации второго рода.

L – длина конструкции.

B – бимомент.

H – крутящий момент.

ВВЕДЕНИЕ

Охватывая все сферы материального производства, научно-технический прогресс обуславливает повышение эксплуатационных, экономических и эстетических качеств продуктов человеческой деятельности. Это касается вопросов создания новых строительных конструкций и композиций из них, модернизации и доработки уже эксплуатирующихся конструкций, здесь основной задачей является получение удовлетворяющего всем эксплуатационным требованиям объекта с минимальными затратами – как материальными, так и по времени на их возведение. Снижение материалоемкости конструкций и трудоемкости их изготовления являются важными аспектами этого процесса. В полной мере это относится к таким объектам строительства, как балочные пролётные строения искусственных сооружений транспортного назначения, пролётные строения подъёмно-транспортных механизмов (мостовые и козловые грузоподъёмные краны), вышки и другие стержневые конструкции.

Естественные природные препятствия на транспортных путях в виде рек, суходолов и им подобные, препятствия в виде пересекающих транспортных артерий (железные дороги, автодороги) во все времена создавали неудобства людям и вызывали необходимость возведения искусственных сооружений в виде мостов, виадуков и путепроводов.

Настоящая работа выполнена для практической реализации её результатов при строительстве транспортного трубопровода в урочище Альгаб (Сирийская Арабская Республика) и предложений по использованию конструкций этого типа в других применениях.

Существует множество инженерных решений, как конструктивных, так и технологических, для возведения искусственных сооружений подобного назначения и их улучшение, как правило, даёт хорошие экономические и эксплуатационные результаты.

Разработанные в этой диссертации решения могут найти своё применение при строительстве искусственных сооружений в горных и гористых районах многих стран, в частности Украины, России, Сирии, Ливана, Ливии и других. Этот класс конструкций может найти своё применение и в других объектах строительства.

Актуальность темы. Одним из направлений снижения материа­лоемкости конструкций является применение облегченных пространственных систем – оболочек и тонкостенных стержней. Они занимают особое место в авиастроении, судостроении, машиностроении и строитель­стве. Сфера их применения постоянно расширя­ется. Конструкции класса тонкостенных стержней имеют малую материалоемкость, высокую жесткость и хорошую технологичность изготовления. Применение их в качестве, например, балок пролетных строений, в предварительных оценках, по сравнению с другими решениями, даёт значительную экономию, однако еще исчерпаны не все резервы снижения материалоемкости.