ВЕСТНИК СИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

В данной работе рассматриваются особенности расчета сейсмостойкости железобетонных железнодорожных мостов по реальным записям землетрясений. Методами конечных элементов и конечных разностей производится дискретизация задачи при учете взаимодействия фундаментов опор моста с грунтом по модели Винклера и предварительного напряжения пролетного строения, которое обеспечивается напряженными элементами рабочей арматуры. Коэффициенты матрицы жесткостей взаимодействия рассчитываются по площадям контактных поверхностей висячих свай с грунтом.

На примере расчета трехпролетного железобетонного железнодорожного моста на реальные сейсмические воздействия землетрясений показано влияние предварительно напряженного состояния пролетного строения. Железнодорожный мост длиной 53,2 м расположен в 7-балльном по сейсмической интенсивности районе между станциями Шават - Гурлен на участке железной дороги Шават - Гурлен - Джумуртау - Кипчак -Койбакли. Численное решение задачи сейсмостойкости моста показало изменение его напряженно-деформированного состояния во времени. Результаты расчета железнодорожного железобетонного моста получены на основании реальной записи землетрясения Boshroyeh (Иран) интенсивностью 7 баллов по шкале MSK-64. По результатам расчетов сделан вывод, что нормальные напряжения в пролетных строениях без учета предварительно напряженной арматуры с одной стороны становятся растягивающими. Поскольку бетон на растяжение работает плохо, это вызывает постепенное растрескивание пролетного строения, в результате чего сокращается его срок службы. В соответствии с полученными результатами без предварительного напряжения арматуры железнодорожного моста вычисленные значения напряжений на растяжение оказались выше допустимых по нормативным документам на 0,45 МПа. С учетом предварительного напряжения арматуры были получены значения напряжений, соответствующие принятым в нормативном документе.

В практике строительства часто встречаются неоднородные основания. Один из вариантов такого основания - со слабым подстилающим слоем - представляет особый интерес, ему посвящено немало теоретических и экспериментальных работ. Однако до сих пор в проектировании нашла применение только методика определения расчетного сопротивления основания со слабым подстилающим слоем, тогда как нормативная методика оценки его несущей способности отсутствует. В определенной степени это обусловлено отсутствием строгого статического решения теории предельного равновесия грунтов для этого случая. Применение же приближенных расчетных схем требует экспериментального обоснования процесса формирования области выпора в двухслойном основании при его разрушении.

В данной статье приводятся результаты опытов по исследованию очертания и размеров области выпора грунта в основании со слабым подстилающим слоем при различной глубине его расположения. Опыты проводились в малом грунтовом лотке для условий плоской деформации.

Результаты испытаний показывают, что, во-первых, при определенной глубине заложения слабого подстилающего слоя несущая способность такого основания равна несущей способности однородного основания песка. Во-вторых, при дальнейшем уменьшении глубины заложения подстилающего слоя несущая способность начинает уменьшаться, а линия разрушения основания - заходить в подстилающий слой.

В статье также приведены результаты полевых испытаний других ученых, изучавших двухслойное основание со слабым подстилающим слоем. В этих испытаниях подготовленный стенд подвергался монотонному нагружению жесткой круглой опоры (штампа), измерялись нагрузка на штамп и деформации основания. Результаты данных полевых исследований подтверждают результаты наших лабораторных испытаний.