| Оценка влияния конструктивно-технологических параметров на прочность и устойчивость ограждения котлованов с анкерным креплением
Диссертация
Автор: Жукова, Людмила Валерьевна
Название: Оценка влияния конструктивно-технологических параметров на прочность и устойчивость ограждения котлованов с анкерным креплением
Справка: Жукова, Людмила Валерьевна. Оценка влияния конструктивно-технологических параметров на прочность и устойчивость ограждения котлованов с анкерным креплением : диссертация кандидата технических наук : 05.23.11 - Москва, 2003 - Количество страниц: 330 с. ил Москва, 2003 330 c. :
Объем: 330 стр.
Информация: Москва, 2003
Содержание:
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННЫЙ ОПЫТ УСТРОЙСТВА АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ КОТЛОВАНОВ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРАНСПОРТНЫХ ОБЪЕКТОВ
1Л Отечественный и зарубежный опыт применения и устройства анкерного крепления
12 Классификация конструктивно-технологических решений грунтовых анкеров
13 Обеспечение несущей способности анкерного крепления
14 Постановка цели, задачи и выбор методов исследования
15 Выводы по главе 1
2 АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ПОДХОДОВ К ОЦЕНКЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОГРАЖДЕНИЙ КОТЛОВАНОВ И ПРОЧНОСТИ ЕГО КРЕПЛЕНИЯ
21 Общие замечания
22 Основные этапы развития теории расчета устойчивости стен котлованов
221 Общие сведения о грунтах, как среде, вмещающей котлованы
222 Исходные положения механики грунтов
223 Исторический обзор развития методов расчета устойчивости подпорных стенок и крепления котлованов
23 Выводы по главе 2
3 МЕТОДИКА РАСЧЕТА, МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АНКЕРНОГО КРЕПЛЕНИЯ И УСТОЙЧИВОСТИ ОГРАЖДЕНИЯ КОТЛОВАНА КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА
31 Общие положения проектирования ограждений котлованов
32 Методы расчета конструкции ограждения котлована с анкерами
321 Выбор расчетных схем
322 Статический расчет прочности конструкции ограждения
323 Расчет крепления котлована с анкерами на общую устойчивость
33 Разработка методики расчета ограждения котлована с анкерным креплением на общую устойчивость при сдвиге по круглоцилиндрической поверхности
331 Вводные замечания и обоснования
332 Основные положения расчета
333 Построение окружности скольжения
334 Учет удерживающего действия анкерной крепи
34 Расчет несущей способности инъекционного анкера
341 Общая часть
342 Расчет несущей способности заделки анкера в грунт
343 Расчет прочности гибкой тяги инъекционного анкера
35 Расчет анкерной крепи по программам «КРЕПЬ» (ОАО ЦНИИС) и «W?LL-3» (НИИОСП)
351 Общие замечания
352 Расчет анкерного крепления - программа «КРЕПЬ»
353 Расчет анкерного крепления - программа «WALL-3»
354 Сравнительные расчеты по программе «Крепь» и «Wall-3»
36 Исследование влияния внутренних и внешних факторов на систему «ограждение - анкер - грунт» с использованием методики имитационного моделирования
37 Контроль качества анкерного крепления
371 Методика проведения контроля качества
372 Обоснование надежности установления силовых характеристик при испытаниях анкерного крепления котлованов
373 Методика вероятностной оценки коэффициентов запаса усилий в анкере
38 Выводы по главе 3
4 НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГРУНТОВЫХ ИНЪЕКЦИОННЫХ АНКЕРОВ НА СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТРЕТЬЕГО ТРАНСПОРТНОГО
КОЛЬЦА В г МОСКВЕ
41 Методика и оборудование для проведения натурных исследований
42 Результаты испытаний анкеров различных конструкций и способов их устройства
43 Результаты натурных измерений перемещений ограждений котлованов
44 Сравнительный и статистический анализ полученных натурных данных
45 Общая оценка производственного применения анкерного крепления и предложения по корректировке его параметров
46 Выводы по главе 4
5ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОТ РЕАЛИЗАЦИИ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ПО КОРРЕКТИРОВКЕ ДЛИНЫ АНКЕРОВ
51 Общий подход к технико-экономической оценке применения анкерного крепления
52 Определение годового экономического эффекта
53 Предложения по объемам внедрения инъекционных анкеров на объектах г Москвы, достигнутый и ожидаемый технико-экономический эффект
54 Выводы по главе 5
Введение:
Актуальность темы.
Важнейшей проблемой при развитии крупных современных городов является совершенствование внутригородских транспортных систем. В связи с увеличением пассажиропотоков, скорости и дальности передвижения, а также с повышенными требованиями к безопасности и комфортности поездок возникает необходимость дальнейшего строительства новых линий метрополитена, городских транспортных тоннелей с удобными развязками, подземных гаражей. При строительстве подземных транспортных объектов, а также других заглубленных в грунт сооружений предпочтение, как правило, отдается открытому способу с разработкой котлованов. Крепление котлованов в большинстве случаев выполняется либо в виде «стена в грунте», либо как свайное или шпунтовое ограждение. Связь ограждения с грунтом осуществляется преимущественно при помощи анкерного крепления.
Применяемое анкерное крепление обладает большими достоинствами: оно высвобождает внутреннее пространство котлованов, облегчая ведение работ открытым способом, снижает материалоемкость строительства за счет устранения стальных распорок (расстрелов), повышает уровень безопасности производства работ, делает строительство более экономичным, сводит к минимуму опасность осадок и деформаций расположенных вблизи зданий.
Крепление заглубленных сооружений анкерами малого диаметра (0,1140,150 мм) и большой несущей способности (300-1000 кН) является достаточно новым видом строительных конструкций, так как применяется в практике отечественного строительства лишь в последние 25 лет. В тоже время, в таких странах как Франция, Германия, Англия, США, Япония, Чехословакия, Польша и других анкерное крепление нашло широкое распространение уже в 60-е годы.
В последнее время известные конструкции и технологии устройства анкеров пополнились новыми, соответствие которых предъявляемым требованиям остается мало изученным. Одновременно возникает ряд вопросов по показате7 лям работоспособности и надежности системы «ограждение - анкер - грунт».
Это потребовало дополнительных исследований по обеспечению прочности и устойчивости конструкции крепления котлованов и оценке несущей способности анкеров.
Цель работы. Научно-техническое обоснование надежности системы крепления котлованов, включающей инъекционные грунтовые анкеры, с разработкой рекомендаций по повышению ее технико-экономической эффективности при строительстве транспортных тоннелей в условиях города Москвы.
В состав задач исследований по достижению поставленной цели входят:
1.Обзор и анализ теоретических подходов к оценке нагрузки на анкер от призмы обрушения грунтов.
2.Теоретическое исследование устойчивости крепления котлованов с разработкой методики ее расчета с учетом взаимодействия инъекционных анкеров с грунтовым массивом.
3.Сравнительная проверка методов расчета несущей способности анкерного крепления с выбором из них наиболее обоснованного.
4.Изучение посредством имитационного моделирования влияния основных конструктивных, технологических и инженерно-геологических факторов на прочность и устойчивость системы «ограждение - анкер - грунт».
5.Анализ критериев контроля качества крепления котлованов, включающего инъекционные грунтовые анкера, с разработкой методики определения его параметров на основе вероятностной оценки коэффициентов надежности.
6.Проведение натурных исследований по устройству анкерного крепления на объектах третьего транспортного кольца в г. Москве, в том числе, смещений ограждений котлованов с анкерами.
7.Статистическая обработка и анализ натурных данных по усилиям напряжения анкеров при их испытаниях, значениям их свободной длины и остаточным перемещениям на базе вероятностно-статистической оценки с определением показателей надежности. 8
8.Разработка рекомендаций по рациональному устройству инъекционных грунтовых анкеров, обеспечивающих требуемое качество и надежность при проектировании и эксплуатации ограждений стен котлованов, с определением полученного и ожидаемого технико-экономического эффекта. Объектом исследования.
Основными методами исследования являются:
•применение теоретического аппарата с аналитическими методиками расчета, сравнения, выбора и обоснования результатов исследований;
•математическое (имитационное) моделирование системы «ограждение -анкер - грунт» и ее элементов на основе выбранных и разработанных аналитических методик, в том числе факторно-оптимизационного анализа;
•натурные исследования и испытания на производственных объектах с использованием реальных конструкций анкеров и технологий их устройства;
•вероятностный подход к оценке параметров и показателей-как системы «ограждение - анкер - грунт», так и ее составляющих элементов;
•применение методов математической статистики для обработки результатов натурных измерений и формулирования выводов.
Научная новизна работы заключается в следующем: -разработана методика расчета устойчивости котлована с учетом несущей способности инъекционных анкеров;
•разработана методика определения вероятностных критериев оценки коэффициентов запаса устойчивости ограждения котлованов и параметров анкерного крепления;
•установлено на основе имитационного моделирования влияние основных конструктивно-технологических и геометрических факторов на несущую способность (расчетную прочность) инъекционных анкеров;
•проведен статистический анализ результатов выполненных с участием автора натурных исследований и испытаний более 700 анкеров длиной 10-16м, обеспечивающих выбор рациональных конструктивно-технологических реше9 ний по инъекционному анкерному креплению котлованов.
Практическая ценность данной работы заключается в том, что результаты исследований с технико-экономическим эффектом могут быть использованы при сооружении котлованов с анкерным креплением на строительстве транспортных объектов в условиях г. Москвы и являются обоснованием для расширения области применения анкеров с рекомендуемыми параметрами для проектирования (с учетом уменьшения длины анкеров, изменения коэффициента надежности и уточнения расчетов на устойчивость).
Апробация работы: Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих научных форумах:
1. Симпозиумах секции НИЦ «Тоннели и метрополитены» Ученого совета ОАО ЦНИИС, 1998-2002 гг.
2. Научно-практической конференции «Скоростные магистрали в мегаполисах», Москва, 1999 г.
Публикации: По результатам исследований опубликованы 5 печатных работ.
Структура и объем: Диссертация состоит из общей характеристики, 5 глав, выводов и предложений, списка литературы из 117 наименований. Общий объем работы составляет 272 стр., включая 26 таблиц, 91 рисунок и 5 приложений на 52 стр.
|