Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук.
СПб: СПбГАСУ, 1999. — 372 с.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Гайдаров Ю.В. Целью работы являлось разработка и внедрение новых конструктивных форм легких металлических конструкций при возведении, реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, исследование их напряженно-деформированного состояния. Для достижения этой цели:
- выполнен анализ развития строительных металлических конструкций зданий и сооружений на транспорте;
- обоснована целесообразность и эффективность применения для транспортных сооружений легких комбинированных систем шпренгельного типа;
- предложены новые конструктивные формы плоских и пространственных легких комбинированных систем шпренгельного типа, а также способы их изготовления и монтажа;
- теоретически и экспериментально исследована работа плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа на действие поперечных нагрузок;
- исследована устойчивость комбинированных систем шпренгельного типа с учетом изгибно-крутильных форм равновесия;
- разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров предложенных комбинированных систем и по оценке экономической эффективности их применения;
- разработаны и внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта транспортных сооружений плоские и пространственные легкие комбинированные системы шпренгельного типа. Научная новизна работы заключается в том, что:
- научно обоснована целесообразность и эффективность применения для зданий и сооружений на транспорте, особенно с параметрами, отличающимися от унифицированных, легких комбинированных систем шпренгельного типа;
- предложены конструктивные формы плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа, новизна которых защищена двадцатью авторскими свидетельствами на изобретения;
- предложен комбинированный способ предварительного напряжения шпрен-гельной конструкции с перфорированной балкой жесткости: выгибом отдельных тавров в пределах упругости и натяжением затяжек;
- исследовано взаимодействие лёгких комбинированных систем шпренгельного типа с недеформируемым и упруго-податливым опорным контуром;
- проведен численный анализ с учетом геометрической нелинейности поведения под нагрузкой комбинированных систем повышенной деформативности;
- поставлена и решена задача устойчивости комбинированных систем шпренгельного типа с учетом изгибно-крутильных форм равновесия;
- установлена степень влияния усилий предварительного напряжения затяжек на величину внешней продольной критической нагрузки в зависимости от числа стоек шпренгеля;
- исследовано влияние предварительного напряжения выгибом на устойчивость плоской формы изгиба шпренгельных конструкций с перфорированнорй балкой жесткости;
- теоретически и экспериментально исследована работа пространственных пере-крестно-шпренгельных конструкций покрытий на действие поперечных нагрузок, в упругой и упруго-пластической стадиях на жестком и деформируемом контуре. Практическая ценность работы заключается в том, что:
- полученные результаты исследований и разработки дают возможность использовать при возведении, реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, в том числе с параметрами, отличающимися от унифицированных, новые высоко эффективные конструктивные формы легких комбинированных систем шпренгельного типа, применение которых позволяет получить экономию металла в пределах 15.40% при одновременном снижении трудоемкости изготовления и монтажа;
- разработаны практические методы расчета и конструирования предварительно напряженных пространственно-шпренгельных конструкций, использованные ПКБ ЦНИИСа и институтом «Ленжелдорпроект» при проектировании жестких и комбинированных вантовых поперечин контактной сети;
- разработаны «Руководство по проектированию шпренгельных балок с перфорированной стенкой» и «Руководство по проектированию пространственных пе-рекрестно-шпренгельных конструкций покрытий зданий и сооружений», принятые для использования в проектной практике институтом «Ленжелдорпроект»;
- разработаны технические решения, вошедшие составной частью в каталог легких металлических конструкций для использования в проектах института «Ленаэропроект»;
- обоснована и практически доказана техническая возможность изготовления и сборки комбинированных систем шпренгельного типа с их предварительным напряжением как на заводах металлоконструкций, так и в построечных условиях, а также возможность монтажа пространственных перекрестно-шпренгельных конструкций покрытий крупными блоками совместно с настилом и без него. На защиту выносятся следующие научные результаты:
- новые эффективные конструктивные решения легких плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа;
- комбинированный способ предварительного напряжения шпренгельных конструкций с перфорированной балкой жесткости; и
- результаты теоретического и экспериментального исследования НДС плоских и отдельно стоящих пространственно-шпренгельных конструкций при действии поперечных нагрузок в упругой и упруго-пластической стадиях деформирования;
- результаты теоретического и экспериментального исследования пространст-венно-шпренгельной конструкции при кручении;
- результаты численного анализа НДС комбинированных систем повышенной деформативности с учетом нелинейного их поведения под нагрузкой;
- результаты исследования взаимодействия легких комбинированных систем шпрегельного типа с недеформируемым и упруго-податливым опорным контуром;
- результаты исследования устойчивости комбинированных шпренгельных систем в процессе их предварительного напряжения и при работе под нагрузкой;
- алгоритмы расчета и результаты численного анализа пространственных пере-крестно-шпренгельных систем на действие поперечных нагрузок при опирании на жесткий и деформируемый контур;
- результаты экспериментального исследования 111 ПИК на крупномасштабных моделях и на натурной конструкции;
- методики определения рациональных параметров плоских, отдельно стоящих пространственно-шпренгельных и пространственных перекрестно-шпренгель-ных конструкций;
- методика технико-экономического анализа эффективности применения легких комбинированных систем шпренгельного типа.
05.23.01 - Строительные конструкции, здания и сооружения
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Гайдаров Ю.В. Целью работы являлось разработка и внедрение новых конструктивных форм легких металлических конструкций при возведении, реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, исследование их напряженно-деформированного состояния. Для достижения этой цели:
- выполнен анализ развития строительных металлических конструкций зданий и сооружений на транспорте;
- обоснована целесообразность и эффективность применения для транспортных сооружений легких комбинированных систем шпренгельного типа;
- предложены новые конструктивные формы плоских и пространственных легких комбинированных систем шпренгельного типа, а также способы их изготовления и монтажа;
- теоретически и экспериментально исследована работа плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа на действие поперечных нагрузок;
- исследована устойчивость комбинированных систем шпренгельного типа с учетом изгибно-крутильных форм равновесия;
- разработаны рекомендации по выбору рациональных параметров предложенных комбинированных систем и по оценке экономической эффективности их применения;
- разработаны и внедрены в практику строительства, реконструкции и капитального ремонта транспортных сооружений плоские и пространственные легкие комбинированные системы шпренгельного типа. Научная новизна работы заключается в том, что:
- научно обоснована целесообразность и эффективность применения для зданий и сооружений на транспорте, особенно с параметрами, отличающимися от унифицированных, легких комбинированных систем шпренгельного типа;
- предложены конструктивные формы плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа, новизна которых защищена двадцатью авторскими свидетельствами на изобретения;
- предложен комбинированный способ предварительного напряжения шпрен-гельной конструкции с перфорированной балкой жесткости: выгибом отдельных тавров в пределах упругости и натяжением затяжек;
- исследовано взаимодействие лёгких комбинированных систем шпренгельного типа с недеформируемым и упруго-податливым опорным контуром;
- проведен численный анализ с учетом геометрической нелинейности поведения под нагрузкой комбинированных систем повышенной деформативности;
- поставлена и решена задача устойчивости комбинированных систем шпренгельного типа с учетом изгибно-крутильных форм равновесия;
- установлена степень влияния усилий предварительного напряжения затяжек на величину внешней продольной критической нагрузки в зависимости от числа стоек шпренгеля;
- исследовано влияние предварительного напряжения выгибом на устойчивость плоской формы изгиба шпренгельных конструкций с перфорированнорй балкой жесткости;
- теоретически и экспериментально исследована работа пространственных пере-крестно-шпренгельных конструкций покрытий на действие поперечных нагрузок, в упругой и упруго-пластической стадиях на жестком и деформируемом контуре. Практическая ценность работы заключается в том, что:
- полученные результаты исследований и разработки дают возможность использовать при возведении, реконструкции и капитальном ремонте транспортных сооружений, в том числе с параметрами, отличающимися от унифицированных, новые высоко эффективные конструктивные формы легких комбинированных систем шпренгельного типа, применение которых позволяет получить экономию металла в пределах 15.40% при одновременном снижении трудоемкости изготовления и монтажа;
- разработаны практические методы расчета и конструирования предварительно напряженных пространственно-шпренгельных конструкций, использованные ПКБ ЦНИИСа и институтом «Ленжелдорпроект» при проектировании жестких и комбинированных вантовых поперечин контактной сети;
- разработаны «Руководство по проектированию шпренгельных балок с перфорированной стенкой» и «Руководство по проектированию пространственных пе-рекрестно-шпренгельных конструкций покрытий зданий и сооружений», принятые для использования в проектной практике институтом «Ленжелдорпроект»;
- разработаны технические решения, вошедшие составной частью в каталог легких металлических конструкций для использования в проектах института «Ленаэропроект»;
- обоснована и практически доказана техническая возможность изготовления и сборки комбинированных систем шпренгельного типа с их предварительным напряжением как на заводах металлоконструкций, так и в построечных условиях, а также возможность монтажа пространственных перекрестно-шпренгельных конструкций покрытий крупными блоками совместно с настилом и без него. На защиту выносятся следующие научные результаты:
- новые эффективные конструктивные решения легких плоских и пространственных комбинированных систем шпренгельного типа;
- комбинированный способ предварительного напряжения шпренгельных конструкций с перфорированной балкой жесткости; и
- результаты теоретического и экспериментального исследования НДС плоских и отдельно стоящих пространственно-шпренгельных конструкций при действии поперечных нагрузок в упругой и упруго-пластической стадиях деформирования;
- результаты теоретического и экспериментального исследования пространст-венно-шпренгельной конструкции при кручении;
- результаты численного анализа НДС комбинированных систем повышенной деформативности с учетом нелинейного их поведения под нагрузкой;
- результаты исследования взаимодействия легких комбинированных систем шпрегельного типа с недеформируемым и упруго-податливым опорным контуром;
- результаты исследования устойчивости комбинированных шпренгельных систем в процессе их предварительного напряжения и при работе под нагрузкой;
- алгоритмы расчета и результаты численного анализа пространственных пере-крестно-шпренгельных систем на действие поперечных нагрузок при опирании на жесткий и деформируемый контур;
- результаты экспериментального исследования 111 ПИК на крупномасштабных моделях и на натурной конструкции;
- методики определения рациональных параметров плоских, отдельно стоящих пространственно-шпренгельных и пространственных перекрестно-шпренгель-ных конструкций;
- методика технико-экономического анализа эффективности применения легких комбинированных систем шпренгельного типа.