Численный анализ поведения основания опоры моста на старой железнодорожной линии

Abstract

Актуальность темы обусловлена необходимостью усовершенствования подходов к оценке и прогнозу деформаций сооружения, работающего в сложных природных условиях. В статье освещено изучение инженерно-геологических условий территории при реконструкции виадука. Особенности реконструкции сооружения связаны с необходимостью укрепления опор, замены пролетных строений, сложностью режима подземных вод, нарушением природного сложения грунтового массива и физико-механических свойств. Поэтому проводимая реконструкция виадука потребовала актуализации расчетных моделей для оценки напряженно-деформированного состояния грунтового основания Целью исследования является численная оценка напряженно-деформированного состояния системы «основание-сооружение». Методика исследования. Исходными данными для моделирования поведения грунтового массива послужили региональные геологические материалы, а также полевые, полученные в 2011-2012 гг. В процессе работ пробурено 11 скважин, пройдено 9 шурфов, отобрано 17 монолитов и 35 проб нарушенной структуры. Выполнено рекогносцировочное обследование участка. Для прогноза изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива использовался программный комплекс на базе МКЭ. Для оценки деформаций и построения точной трехмерной модели объекта наблюдения использовалась технология лазерного сканирования. Сканирование объекта проводилось лазерным 3D сканером Leica Scanstation C10, планово-высотное обоснование и привязка пунктов обоснования к местной системе координат с использованием электронного тахеометра LEICA TS15 и GNSS приемника LEICA GS10, обработка массива точек проводилась в программном комплексе Leica Cyclone 8.0, трехмерное моделирование объекта было осуществлено в программном комплексе SolidWorks. Результаты. Детально изучены инженерно-геологические условия участка изысканий. Создана цифровая расчетная модель. Выполнено сравнение результатов моделирования с пространственно-координатным положением конструкций, установленном при лазерном сканировании. Составлен прогноз изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при реконструкции виадука.

The topic is relevant due to the necessity to improve approaches to estimation and prediction of deformations of structures operating in harsh natural conditions. The article deals with the study of engineering-geological conditions of the area during reconstruction of the viaduct. It is necessary to introduce new technologies, such as laser scanning technology for the construction of an accurate three-dimensional model of the object, finite element method for prediction of soil behaviour. The aim of this study is an attempt to prove the effectiveness of the method of terrestrial laser scanning over traditional tacheometry. Research Methodology: The initial data for simulation the behaviour of the soil massif were obtained through regional geological works and field study in 2011-2012. In the course of the work 11 wells were drilled, 9 holes were trenched, more than 50 samples were selected. A reconnaissance survey of the site was completed. A program complex on the basis of FEM is used to forecast the stress-strain state of soil massif. Laser scanning technology is used for the evaluation of deformations and the construction of accurate three-dimensional model of the object. The terrestrial laser scanning objects held by 3D laser scanner Leica Scanstation C10; horizontal, vertical justification and binding study points to a local coordinate system using Total Station LEICA TS15 and GNSS receiver LEICA GS10; handling an cloud of points held in the software package Leica Cyclone 8.0; three-dimensional object modeling was carried out in the software package SolidWorks. The results. Engineering geological conditions of a research site are studied in detail. A digital design model is created. The forecast of stress-strain state of the soil massif in the reconstruction of the viaduct is made.