CC BY
40
Найдем для времени Тт = 1 год доверительный интервал (9), (10) для первой выборки, когда кт = 45: т1 = 0,036; т2 = 0,060. Значения показателя из других вариантов попадают в этот интервал.
Созданное программно-математическое обеспечение совместно с программно-математическим обеспечением, опубликованным в работах [3, 4], создают автоматизированную методику «от отказов к рискам». Созданная методика реализует процесс, представленный на рисунке 1.
Но основе изложенного можно сделать выводы.
1) Разработаны алгоритмы и моделирующая программа, позволяющие оценивать показатели финансово-технологического риска, основанного на случайном процессе динамического риска.
2) Совместно с ранее разработанным программным обеспечением данная работа позволяет завершить методику, реализующую процесс «от отказов к рискам». Созданная методика логично вписывается в информационную технологию системы «УРРАН».
3) Апробация моделирующей программы и используемых ею алгоритмов проведена по данным службы пути ВСЖД. Помимо вычисления оценки показателя финансово-технологического риска имеется возможность вычисления доверительных интервалов по трем моделям, а также гистограммы и эмпирической функции распределения.
Список литературы
1. Гапанович, В. А. Система УРРАН - универсальный инструмент поддержки принятия решений [Текст] / В. А. Гапанович // Железнодорожный транспорт. - 2012. - № 10. - С. 16 - 22.
2. Гапанович, В. А. Некоторые вопросы управления ресурсами и рисками на железнодорожном транспорте на основе состояния эксплуатационной надежности и безопасности объектов и процессов (проект УРРАН) [Текст] / В. А. Гапанович, А. М. Замышляев, И. Б. Шу-бинский // Надежность. - 2011. - № 1. - С. 2 - 8.
3. Краковский, Ю. М. Оценка факторов, влияющих на возникновение транспортных происшествий [Текст] / Ю. М. Краковский, А. В. Начигин // Путь и путевое хозяйство. -2011. - № 11. - С. 2 - 4.
4. Краковский, Ю. М. Вычисление объединенных показателей опасности возникновения транспортных происшествий на основе экспертной информации [Текст] / Ю. М. Краковский,
A. В. Начигин // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование / Иркутский гос. ун-т путей сообщения. - Иркутск, 2013. - № 1. - С. 35 - 39.
5. Королев, В. Ю. Математические основы теории риска [Текст] / В. Ю. Королев,
B. Е. Бенинг, С. Я. Шоргин. - М.: Физматлит, 2011. - 620 с.
6. Кельтон, В. Имитационное моделирование [Текст] / В. Кельтон, А. Лоу. - СПб: Питер, 2004. - 847 с.
7. Закс, Л. Статистическое оценивание [Текст] / Л.Закс. - М.: Статистика, 1976. - 598 с.
УДК 624.154
В. Ф. Скоркин, А. Б. Стефанов, В. Г. Дубинин, А. Р. Кайгородов
К ВОПРОСУ ИСПЫТАНИЯ ГРУНТОВ ШТАМПАМИ ПРИ УСТРОЙСТВЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ СТРОЯЩИХСЯ МОСТОВ
В статье рассмотрены некоторые аспекты испытания грунтов штампом для определения несущей способности свай. Предложены методики испытания свай-оболочек штампом с анкеровкой за оболочку или за обсадную трубу будущей сваи. Такой способ позволяет оценивать сопротивление сваи по ее концу и боковой поверхности.
88 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 4(16) 2013
= _
Дальнейшее развитие транспортной инфраструктуры должно быть основано на внедрении в строительство новейших технологий, на использовании современной техники, повышении качества строительства и сокращении сроков строительства.
Примером может служить применение новых технологий бурового и погружного оборудования немецкой фирмы ЫеЬЬег, которое позволило практически за два зимних сезона построить четырехкилометровый мост через р. Юрибей на Ямале (рисунок 1).
Увеличение темпов строительства привело к необходимости принятия новых методик испытания свай-оболочек динамическими и статическими нагрузками. Для этого был разработан стандарт изготовления и испытания свай-оболочек на мостах железнодорожной линии
Обская - Бованенково - Карская.
Использование современных технологий возведения свайных фундаментов мостовых сооружений предъявляет повышенные требования к их надежности, к качеству строительства и требует совершенствования нормативной базы по осуществлению контроля за соответствием заложенных в проектах расчетных параметров.
Действующими нормами для определения несущей способности свай опытным путем на стадии инженерных изысканий предусмотрены следующие опытные работы: статическое зондирование; испытание эталонных свай динамической и статической нагрузкой [1, 2]. Для предварительной оценки несущей способности свай используется расчет по таблицам СНиП 2.02.03-85 [1].
Определение несущей способности свай испытанием грунта натурными сваями в предпо-строечный период реально возможно и целесообразно только для свай малой несущей способности (до 2000 кН), в основном погружаемых с закрытым концом. Эти испытания рекомендуется проводить при опытно-производственном погружении, что позволяет откорректировать проект в части фундаментов. К сожалению, корректировка проектов по свайным фундаментам проводится только тогда, когда при испытаниях обнаруживается дефицит несущей способности; если же обнаруживается большой запас ее, то оптимизацию (удешевление) конструкций свайных фундаментов не проводят.
Современные технологии, при реализации которых применяется мощное оборудование зарубежных фирм, позволяют изготавливать сваи диаметром 1,5 - 3,0 м и более, глубиной 40 м и более. Ясно, что испытание грунтов натурными сваями во многих случаях затруднительно, поэтому часто нецелесообразно. В то же время определение фактической несущей способности этих свай или хотя бы допустимости передачи на них расчетных нагрузок при строительном контроле (Р = 5000 - 20000 кН) весьма актуально с точки зрения соотношения стоимости и надежности.
Выход из создавшейся ситуации мостостроители пытаются найти в испытаниях грунтов штампом в забое скважины под сваю.
На практике испытания грунта штампом часто проводятся таким образом, что не позволяют судить о фактической несущей способности сваи р или допустимости передачи на нее расчетной нагрузки N.
Рисунок 1 - Погружение оболочек диаметром 1420 мм на мосту через р. Юрибей вибропогружателем «ЫЕВНЕК-РУЕ-105М»
Предельное сопротивление грунта по концу сваи (расчетное сопротивление Я) определяется штампом диаметром, значительно меньшим диаметра сваи, и часто без окружающего пригруза. Такое испытание дает значительно заниженные значения предельного сопротивления грунта по концу сваи.
Мостовые сваи кроме больших осевых нагрузок воспринимают значительные горизонтальные и моментные нагрузки, поэтому погружаются на значительную глубину, значит, доля сопротивления сваи по боковой поверхности в общей несущей способности сваи достигает более 50 %. По принятым на практике методикам штамповых испытаний сопротивление грунта по боковой поверхности не определяется.
Экспериментально точно можно определить расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи Я штампом диаметром, максимально близким к внутреннему диаметру оболочки в уровне ее конца [3]. Такое испытание точно соответствует фактической работе грунта на конце реальной сваи.
При испытании готовых свай-оболочек большого диаметра, когда в опоре их меньше трех, возникает трудность передачи реактивного усилия. Несущая способность сваи-оболочки может достигать более 20000 кН, поэтому организовать упорный пригруз для испытания сложно и дорого, а осуществить закрепление анкерами за соседние оболочки невозможно.
В этом случае для определения несущей способности свай-оболочек большого диаметра следует использовать метод раздельного определения лобового и бокового сопротивления грунта свае. Эта методика была успешно применена авторами при испытании свай на ряде мостов железнодорожной линии Обская - Бованенково - Карская.
Известно, что несущая способность свай складывается из двух составляющих - лобового сопротивления и сопротивления по боковой поверхности:
^ = ЯЛ + /Д (1)
где Я - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи; А - площадь опирания сваи; и - периметр поперечного сечения ствола сваи; £ - расчетное сопротивление /-го слоя грунта на боковой поверхности ствола сваи; кг - толщина /-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.
В этом случае Я рекомендуется определять испытанием грунтов штампом в забое будущей сваи, а Е//кг устанавливается по реактивному усилию на оболочку или обсадную трубу (оболочка работает на выдергивание). В оболочку через закрепленную на нее балку упираются гидродомкраты, создающие усилие на штамп.
Перед испытанием соотношение долей лобового и бокового сопротивлений сваи предварительно следует определить расчетом по таблицам СНиПа или по результатам статического зондирования.
Для коротких свай-оболочек большая часть нагрузки воспринимается по концу свай, т. е. ЯА значительно больше мЕ//кг, а для свай-стоек - только «лобовым» сопротивлением ЯА.
В этом случае придется определять лобовое сопротивление грунту сваи-оболочки штампом диаметром, существенно меньшим диаметра оболочки. Площадь между штампом и оболочкой должна заполниться пригрузом кольцевым штампом, равным бытовому давлению грунта на глубине нахождения конца сваи-оболочки. Диаметр штампа назначается таким, чтобы сопротивление, близкое к предельному состоянию грунта, наступило одновременно и под штампом, и по боковой поверхности оболочки. На рисунке 2 приведена схема установки для испытания по определению сопротивления сваи-оболочки по нижнему концу.
Вес грунта в объеме, образовавшемся между цилиндрами с диаметрами внутренних оболочек Б и штампом с диаметром ё,
Б2 - ё2
^ =У- ^^ ^. (2)
90 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 4(16) 2013
= _
где у - средневзвешенный удельный вес грунта; Нгр - глубина заделки сваи-оболочки в грунт,
Сгр = Ош + АО,
(3)
где Ск.п - вес кольцевого штампа с прикрепленной на него конструкцией; АG - недостающая нагрузка, которую добавляют двумя малыми домкратами, упертыми в балку, или дополнительным пригрузом.
Рисунок 2 - Схема установки испытания грунта малым штампом с кольцевым пригрузом Испытание проводится следующим образом:
на притертое подготовленное основание устанавливаются основной и кольцевой штампы; устанавливается гидросистема из двух масляных станций и передается бытовая нагрузка на оба штампа;
навешиваются от неподвижных реперов прогибомеры - по три на основной штамп и оболочку, снимаются начальные отсчеты по прогибомерам;
затем ступенями передается нагрузка на основной штамп до достижения предельного значения. Давление в бытовых гидродомкратах поддерживается постоянным. Методика испытаний принимается в зависимости от состояния грунтов. В процессе нагружения одновременно ведется наблюдение за осадкой штампа и перемещением (выходом из грунта) оболочки.
Если сопротивление грунта по боковой поверхности оболочки еще далеко от предельного состояния после достижения грунтом под штампом предельного состояния, то следует продолжить испытания. Для этого после разгрузки, предварительно зафиксировав значения
№ 4(16) 2013
остаточных деформаций штампа и оболочки, определяют предельное сопротивление боковой поверхности оболочки. Малый штамп заменяют на большой диаметром, близким к внутреннему диаметру оболочки. Этот штамп будет служить упором при дальнейшем испытании грунта по боковой поверхности оболочки путем подачи ее вверх. Двойными ступенями нагрузку доводят до последней ступени первого этапа, а затем продолжают опыт до исчерпания несущей способности оболочки по боковой поверхности. Это испытание кроме определения второй составляющей несущей способности на осевое вдавливание дает в чистом виде несущую способность сваи-оболочки на выдергивание.
Для длинных свай-оболочек большую часть нагрузки воспринимает грунт по боковой поверхности свай, т. е. и1£Иг больше ЯЛ.
В этом случае сопротивление по концу сваи определяется испытанием грунта штампом с диаметром на 20 мм меньше внутреннего диаметра оболочки. Производится монтаж упорной балки через врезанные окна за оболочку. При нагружении штампа оболочка одновременно подвергается испытанию на выдергивание (рисунки 3, 4).
Рисунок 3 - Схема установки испытания грунта штампом диаметром, близким к диаметру оболочки
При предельной нагрузке штампа грунт под концом сваи достигает предельного сопротивления, а сопротивление грунта по боковой поверхности будет еще далеко до предельного, поэтому после разгрузки штампа и снятия показаний остаточных перемещений штампа и оболочки продолжается испытание оболочки статической выдергивающей нагрузкой. Для продолжения испытания необходимо воспользоваться одной из двух возможных схем (рисунки 5, 6). Это испытание кроме определения составляющей несущей способности по боковой поверхности позволяет установить несущую способность сваи-оболочки при выдергивании.
92 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 4(16) 2013
= _
Если сваи-оболочки опираются на скальное основание, то для подтверждения несущей способности достаточно выполнить в лаборатории испытание образца на одноосное сжатие из керна, отобранного в забое оболочки.
При строительстве железнодорожных линий Обская - Бованенково - Карская специалисты МГУПСа (МИИТа) и СГУПСа (НИИЖТа) выполнили 34 испытания свай-оболочек на 34 мостах. Более половины испытаний свай-оболочек, в основном диаметром 2000 и 2400 мм, было выполнено штампом диаметром, близким к диаметру оболочки, с определением сопротивления по концу сваи и по боковой поверхности оболочки.
Для оценки «запаса» при испытании свай штампом с упором на оболочку, на мосту
284-го км было выполнено параллельное испытание полностью изготовленной сваи, в составе той же опоры, на осевое вдавливание до предельной нагрузки. Параллельные испытания показали, что величина несущей способности натурных свай-оболочек примерно на 30 % выше, чем определенная раздельным способом (штамп + оболочка). Занижение несущей способности свай-оболочек происходит за счет недоучета предельного состояния по боковой поверхности. Для практических целей такое соотношение вполне приемлемо, так как достаточно получить в результате испытаний подтверждение того, что свая может воспринимать проектную нагрузку, т. е. по формуле [1]:
N >
У 0 —исп
У п У к
(4)
Рисунок 4 - Верхняя часть колонны, передающая усилие на оболочку
где N - осевая расчетная нагрузка;
^исп - последняя ступень нагрузки при испытании; у0 - коэффициент условия работы; у„ - коэффициент надежности по назначению, зависящий от уровня ответственности;
Ук = 1,2 - коэффициент надежности по грунту.
Рисунок 5 - Схема испытания оболочки на выдергивание с упором на грунт
№ 4(16) 2013
Рисунок 6 - Схема испытания оболочки на выдергивание с упором на соседние сваи
Резюмируя изложенное выше, можно сделать следующие выводы.
Для строительного контроля свай больших размеров можно не определять несущую способность свай, а достаточно подтвердить способность сваи воспринимать проектную расчетную нагрузку N.
Для подтверждения способности восприятия расчетной нагрузки можно воспользоваться испытаниями грунтов штампом при выполнении условий, изложенных в данной статье.
Необходимо систематизировать и четко регламентировать методики по испытаниям статической нагрузкой и определения предельного сопротивления грунта свай больших размеров и большой несущей способности.
Список литературы
1. СП 24.13330.2011 Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 [Текст]. М., 2011.
2. Мариупольский, Л. Г. Исследование грунтов для проектирования и строительства свайных фундаментов [Текст] / Л. Г. Мариупольский. - М., 1989.
3. Скоркин, В. Ф. Испытание грунтов сваями-оболочками раздельным способом [Текст] / В. Ф. Скоркин // Вестник Сибирского гос. ун-та путей сообщения / Сибирский гос. ун-т путей сообщения. - Новосибирск, 2010. - № 23. - С. 102 - 105.
УДК 625.1.03
П. Г. Суровин
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОПЕРЕЧНЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ РЕЛЬСОВ
В статье предлагается метод измерения поперечных перемещений рельсов. Сделана априорная оценка погрешности метода. Предложены вариант датчика и концепция построения аппаратуры.
94 ИЗВЕСТИЯ Транссиба № 4(16) 2013
= _
