Сейсмостойкость неразрезных монолитных мостов с учетом натяжения арматурных канатов постнатяжения при взаимодействии опор с грунтом

Обеспечение сейсмостойкости транспортных сооружений является одной из приоритетных задач современного инженерного проектирования, особенно в сейсмоопасных регионах Центральной Азии. В настоящей работе рассмотрены особенности численного расчета сейсмостойкости неразрезного монолитного автодорожного путепровода с учетом напряжения арматурных канатов постнатяжения и взаимодействия опор с грунтовым основанием. Объектом исследования является трехпролетный неразрезной монолитный железобетонный путепровод пролетной схемой 35  50  35 м, расположенный в г. Джизаке, в районе 8-балльной сейсмической интенсивности, над высокоскоростной линией Ташкент – Самарканд (Республика Узбекистан). Промежуточные опоры – двухстоечные, высотой 12 м; в поперечном сечении плиты пролетного строения предусмотрено 19 каналообразователей с арматурными канатами постнатяжения. Расчеты выполнены в двух программных комплексах: ШАРК (метод прямого пошагового динамического интегрирования по акселерограммам реального Газлийского землетрясения 1976 г. интенсивностью более 9 баллов по шкале MSK-64) и MIDAS Civil (спектральный метод). Грунтовое основание смоделировано в соответствии с моделью Винклера посредством вязкоупругих связей, параметры которых определены по характеристикам лессовидных суглинков III категории по сейсмическим свойствам (КМК 2.01.03-19). Представлены результаты расчетов нормальных напряжений в верхней и нижней частях пролетного строения путепровода. Максимальное сжимающее напряжение в верхней части пролетного строения составило −10,10 МПа (MIDAS Civil) и −3,30 МПа (ШАРК); растягивающее напряжение в нижней части – 2,32 и 2,25 МПа соответственно. Выявленное расхождение результатов обусловлено принципиальным различием расчетных методов: спектральный метод дает консервативную (завышенную) оценку, тогда как прямое динамическое интегрирование воспроизводит реальную картину напряженно-деформированного состояния. В результате расчетов установлено, что все значения напряжений не превышают допустимых норм по ШНК 2.05.03–2022: путепровод сохраняет эксплуатационные характеристики при землетрясении интенсивностью более 9 баллов по шкале MSK-64. 

1. Priestley M. J. N., Seible F., Calvi G. M. Seismic Design and Retrofit of Bridges. New York : John Wiley & Sons, 1996. 686 p.

2. Calvi G. M., Pinto P. E. Experimental and numerical investigations on the seismic response of bridges and recommendations for code provisions // Proceedings of the 2nd International Workshop on Seismic Design and Retrofitting of Reinforced Concrete Bridges. Queenstown, 1994. P. 1–32.

3. Kawashima K. Seismic design and retrofit of bridges // Bulletin of the New Zealand Society for Earthquake Engineering. 2000. Vol. 33, No. 3. P. 265–285.

4. Mander J. B., Priestley M. J. N., Park R. Theoretical stress-strain model for confined concrete // Journal of Structural Engineering. 1988. Vol. 114, no. 8. P. 1804–1826.

5. Pecker A. Advanced Earthquake Engineering Analysis. Vienna : Springer, 2007. 222 p.

6. Gazetas G. Analysis of machine foundation vibrations: state of the art // International Journal of Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 1983. Vol. 2, no. 1. P. 2–42.

7. Elnashai A. S., Di Sarno L. Fundamentals of Earthquake Engineering. Chichester : Wiley, 2008. 337 p.

8. Meng J. Y., Lui E. M. Seismic analysis and assessment of a skew highway bridge // Engineering Structures. 2000. Vol. 22. P. 1433–1452. DOI 10.1016/S0141-0296(99)00097-8.

9. Maleki S. Deck modeling for seismic analysis of skewed slab-girder bridges // Engineering Structures. 2002. Vol. 24, no. 10. P. 1315–1326. DOI 10.1016/S0141-0296(02)00066-4.

10. Choi E., DesRoches R., Nielson B. Seismic fragility of typical bridges in moderate seismic zones // Engineering Structures. 2004. Vol. 26, no. 2. P. 187–199. DOI 10.1016/j.engstruct.2003.09.006.

11. Nielson B. G., DesRoches R. Analytical seismic fragility curves for typical bridges in the central and southeastern United States // Earthquake Spectra. 2007. Vol. 23, no. 3. P. 615–633. DOI 10.1193/1.2756815.

12. КМК 2.01.03–19. Строительство в сейсмических районах. Ташкент : Государственный комитет Республики Узбекистан по архитектуре и строительству, 2019. 140 с.

13. Influence of the vertical earthquake component on the shear vibration of buildings on sliding foundations / I. Мirzaev, Anvar Yuvmitov, Malikjon Turdiev, Jakhongir Shomurodov // E3S Web of Conferences. EDP Sciences, 2021. Vol. 264. P. 02022.

14. Kosimov E., Mirzaev I., Bekmirzaev D. Comparison of the impacts of harmonic and seismic waves on an underground pipeline during the Gazli earthquake // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. IOP Publishing, 2021. Vol. 1030, no. 1. P. 012082.

15. Internet site for European strong-motion data / N. N. Ambraseys, P. Smit, J. Douglas [et al.] // Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata. 2004. Vol. 45, no. 3. P. 113–129.

16. ШНК 2.05.03–2022. Мосты и трубы. Ташкент : Министерство транспорта Республики Узбекистан, 2022. 396 с.