СПЕЦИАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ Методические указания к

Федеральное агентство по образованию
Томский государственный архитектурно-строительный университет
СПЕЦИАЛЬНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
Методические указания
к самостоятельному изучению дисциплины
(для студентов очной и заочной форм обучения)
Составитель Б.Г. Акимов
Томск 2010
Специальные сооружения: методические указания к самостоятельному изучению дисциплины / Сост. Б.Г. Акимов. –
Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010. – 14 с.
Рецензент д.ф.-м.н. Н.Н. Бочкарев
Редактор Е.Ю. Глотова
Методические указания к самостоятельному изучению дисциплины ДС. Д-2 «Специальные сооружения» для студентов специальности 270201 «Мосты и транспортные тоннели» всех форм обучения.
Печатаются по решению методического семинара кафедры
мостов и сооружений на дорогах № 3 от 29.01.2010.
Утверждены и введены в действие проректором по учебной работе В.В. Дзюбо
с 01.09.10
до 01.01.15
Технический редактор Т.В. Макиенко
Подписано в печать
Формат 60×84. Бумага офсет. Гарнитура Таймс.
Уч.-изд. л. 0,74. Тираж 100 экз. Заказ №
Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная, 2.
Отпечатано с оригинал-макета в ООП ТГАСУ.
634003, г. Томск, ул. Партизанская, 15.
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………………………………………………….
1. Рабочая программа………………………………………...
2. Содержание дисциплины…………………………………
3. Самостоятельная работа студентов…………………...….
3.1. Общие положения……………………………………
3.2. Организация самостоятельной работы студентов…
3.3. График сдачи индивидуальных работ, выполнения
самостоятельной работы и текущего контроля СРС…...
3.4. Курсовое проектирование…………………………..
3.5. Итоговый контроль знаний по дисциплине………..
4. Список рекомендуемых источников информации……...
4
4
5
7
7
8
10
12
12
13
3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания составлены в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего
профессионального образования к минимуму содержания уровня
подготовки выпускников по специальности 270201 «Мосты и
транспортные тоннели» на основании рабочей программы дисциплины.
Дисциплина «Специальные сооружения» является одной из
профилирующей для студентов специальности 270201 «Мосты и
транспортные тоннели» и предусматривает изучение вопросов изысканий, проектирования, строительства и эксплуатации специальных защитных сооружений на автомобильных дорогах.
Основная цель преподавания данной дисциплины – подготовка инженеров-строителей мостов и тоннелей в соответствии с
требованиями квалификационных характеристик и с учетом основных концепций перестройки высшего образования в нашей стране.
Задачи изучения дисциплины заключаются в прочном овладении студентами комплексами знаний, отражающих современный
уровень теории и практики, а также перспективы развития защитных сооружений. Изучение данной дисциплины должно быть направлено на выработку у студентов умения использовать полученные знания и навыки для самостоятельного решения практических
инженерных задач в области проектирования и строительства сооружений инженерной защиты автомобильных дорог и мостов от
воздействия неблагоприятных природных и техногенных факторов,
а также для участия в проведении научных исследований с применением современных средств автоматизации и вычислительной
техники.
1. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
Дисциплина «Специальные сооружения»
Специальность 270201 «Мосты и транспортные тоннели»
4
Направление 270200 «Транспортное строительство»
Профилирующая кафедра: «Мосты и сооружения на дорогах»
Таблица 1
Объем часов
по ГОС
Лекции
Практические занятия
Лабораторные
занятия
Самостоятельная
работа
Курсовая
работа
Итоговый
контроль
270201, очная
270201, заочная
Курс/
семестр
Специальность,
форма обучения
Распределение учебной нагрузки
5/9
6/11
80
80
28
14
14
8
–
–
38
58
+
+
зач.
зач.
Таблица 2
Распределение часов самостоятельной работы студента
1. Изучение теоретического материала
2. Выполнение курсовой работы
3. Подготовка к коллоквиуму
4. Подготовка к зачету
ИТОГО
Специальность 270201
очно
заочно
11
30
24
35
–
–
3
3
38
68
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Необходимость проектирования и строительства специальных сооружений на автомобильных дорогах обусловливается наличием опасных природных факторов, которые влияют на
надежность и работоспособность всей транспортной системы.
Основные опасные природные и техногенные проявления следующие:
1. Оползни – движение обводненных масс пород на склоне под воздействием собственного веса грунта и нагрузки
(сейсмической, фильтрационной, вибрационной), происходящей в результате сдвига грунта.
5
2. Обвалы – обрушение (падение) масс горных пород (в
виде крупных глыб и обломков) в результате отрыва от коренного массива.
3. Селевые потоки – кратковременные разрушительные
потоки, перегруженные грязекаменным материалом, возникающие при выпадении обильных дождей или интенсивном
таянии снега в предгорных и горных районах, в бассейнах небольших рек и логов с большими уклонами склонов (>0,1).
4. Лавины снежные – сосредоточенное движение снежных масс, падающих или соскальзывающих с горных склонов, в
виде сплошного тела (мокрые лавины) или в виде распыленного
снега (сухие лавины).
5. Карст – совокупность явлений, связанных с деятельностью вод (поверхностных и подземных) и выраженных в растворении горных пород и образовании в них пустот разного
размера и формы, а также в создании особого характера циркуляции и режима подземных вод и характерного рельефа местности и режима гидрографической сети.
6. Подтопление территорий – комплексный процесс,
проявляющийся под действием техногенных и, частично, естественных факторов, при котором в результате нарушения водного режима и баланса на территории за расчетный период времени происходит повышение уровня подземных вод, достигающее критических значений, требующих применения защитных мероприятий.
7. Затопление территорий – образование свободной поверхности воды на территории в результате паводков, нагонов
волн и повышения уровней водоемов и водотоков.
При проектировании специальных сооружений от
оползневых и обвальных процессов применяют мероприятия:
– изменение рельефа склона;
– регулирование стока поверхностных вод;
– искусственное понижение уровня подземных вод;
– агролесомелиорация;
– закрепление грунтов;
– удерживающие сооружения и др.
Противоселевые сооружения и мероприятия: плотины, каналы, селеспуски, мосты, дамбы, шпоры, подпорные стены, водосбросы, агролесомелиарация и др.
6
Противолавинные сооружения и мероприятия: искусственный сброс лавин, снегозадерживающие устройства, снеговыдувающие устройства, направляющие, тормозящие, пропускающие сооружения (галереи) и др.
Противокарстовые мероприятия: заполнение карстовых полостей, искусственное ускорение формирование карстовых проявлений, создание искусственного водоупора, уплотнение грунта, организация поверхностного стока, понижение
уровня подземных вод и др.
Сооружения и мероприятия для защиты от подтопления
территорий: организация поверхностного стока воды, понижение
уровня подземных вод: дренажи и насосные станции и др.
Сооружения и мероприятия для защиты берегов водотоков, водоемов и насыпей автомобильных дорог от затопления: подпорные береговые стены (набережные), наброска из
камня, подводные банкеты, искусственное регулирование створа рек, дамбы, искусственное закрепление грунтов откосов берегов, агролесомелиорация и др.
3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
3.1. Общие положения
СРС является важнейшей составной частью общего процесса подготовки специалистов с высшим образованием по
специальностям 270201 «Мосты и транспортные тоннели».
СРС – это организованная, методически выстроенная методология познавательной деятельности студентов при изучении курса
«Специальные сооружения» на теоретическом и практическом
уровнях. Данная деятельность рассматривается как один из важнейших рычагов достижения студентами результатов по усвоению
теоретического и практического материала и выполняется ими самостоятельно.
Цели СРС:
7
– сформировать у студентов практические постоянно развивающиеся навыки самостоятельного творческого изучения дисциплины, умение формулировать и находить решения профессиональных задач по проектированию и строительству специальных сооружений на автомобильных дорогах;
– уметь правильно пользоваться научно-технической литературой и специальной литературой;
– совершенствовать кругозор своих знаний с помощью активной работы на лекциях и практических занятиях, выполнения
курсовой работы и дипломного проекта;
– уметь или научиться строить прагматично режим своей
учебной и практической деятельности;
– создавать систему самоорганизации своей деятельности в
аудиторное и внеаудиторное время;
– выполнять самоконтроль собственной деятельности;
– производить самооценку теоретических и практических
знаний и навыков по результатам теоретического и практического
курса изучения дисциплины.
3.2. Организация самостоятельной работы студентов
Самостоятельная работа студентов охватывает все формы
учебного процесса дисциплины – теоретические (лекции), практические (практические и лабораторные занятия, курсовое и дипломное проектирование, работа в УИРС, НИРС). Во время лекционных
курсов по изучению строительных материалов, расчетов по деревянным, железобетонным и металлическим конструкциям студенты самостоятельно находят и изучают дополнительно вопросы по
проектированию, конструированию в нашей стране и за рубежом,
самостоятельно находят и изучают наиболее конкурентоспособные
конструктивные решения защитных сооружений. В процессе лекционных занятий преподаватель отмечает некоторые вопросы и
задачи, которые студенты должны самостоятельно изучить и доложить выборочно в течение 5–10 минут перед аудиторией свои
собственные решения, даже если они нестандартные, альтернативные и т. д. Особо СРС проявляется участием в конференциях, где
обсуждаются мировые достижения в проектировании и строитель8
стве всех типов сооружений с использованием и нетрадиционных
решений.
Особое место при СРС играет моделирование конструкций и
их альтернативность по сравнению с типовым решением, а иногда
и для индивидуального решения.
Метод модельного анализа при изучении дисциплины «Специальные сооружения» в рамках СРС является новой, прогрессивной формой усвоения и изучения материала дисциплины.
Организация СРС представляется как:
– аудиторная СРС;
– внеаудиторная СРС;
– научно-исследовательская СРС;
– учебно-исследовательская СРС.
Внеаудиторная СРС по дисциплине «Специальные сооружения» состоит из самостоятельного индивидуального изучения следующих вопросов:
Таблица 3
№
Темы самостоятельной работы
п/п
1 Изучение теоретического материала
Очная форма обучения
Типы специальных сооружений и условия их применения на автомобиль1.1
ных дорогах и в городах
1.2 Сооружения для обеспечения устойчивости земляного полотна
Сооружения для проложения дорог в горной местности и в стесненных
1.3
условиях
1.4 Противооползневые и противообвальные мероприятия на горных дорогах
Заочная форма обучения
1.5 Виды деформаций земляного полотна. Типы и конструктивные особенности сооружений для обеспечения устойчивости земляного полотна
1.6 Типы и конструкции балконов, полумостов и эстакад. Особенности проектирования опор
1.7 Расчет устойчивости фундаментов устоев и подпорных стен по круглоцилиндрической кривой массива и методом предельного равновесия
1.8 Виды оползней и обвалов. Причины их возникновения. Типы и конструкции противооползневых и противообвальных сооружений
1.9 Виды лавин. Причины их схода с гор. Типы и конструкции противолавинных сооружений
9
Окончание табл.3
1.10 Сооружения для пропуска водных потоков на горных дорогах. Типы
и конструкции водопропускных сооружений
1.12 Подпорные стены. Типы и конструкции подпорных стен. Основные принципы проектирования и предельные состояния подпорных стен. Определение давления грунта на подпорные стены. Расчеты прочности и устойчивости
1.13 Особенности проектирования искусственных сооружений в сейсмических
районах. Воздействие землетрясений на искусственные сооружения. Основы расчетов на сейсмические воздействия. Характер повреждений сооружений на дорогах и в городах и принципы их проектирования в сейсмических районах
2 Выполнение курсовой работы
2.1 Запроектировать опору моста и подготовить исходные данные для определения усилий по обрезу фундамента на ЭВМ
2.2 Определить нормативные и расчетные усилия по обрезу фундамента промежуточной опоры моста при 1-м сочетании
2.3 Произвести оценку грунтов основания по индивидуальному заданию. Определить физические и механические характеристики грунтов
2.4 Запроектировать фундамент опоры на естественном основании
2.5 Определить несущую способность сваи и требуемое количество свай. Запроектировать плиту свайного ростверка
2.6 Произвести сравнение вариантов фундамента по укрупненным показателям стоимости и материалоемкости
2.7 Произвести расчеты выбранного варианта фундамента по 1-й группе предельных состояний
2.8 Произвести расчеты фундамента по 2-й группе предельных состояний
2.9 Составить рабочий чертеж фундамента. Выбрать и описать способ производства работ по строительству фундамента
3 Подготовка к коллоквиуму по рассмотренным разделам дисциплины
4 Подготовка к зачету (экзамену)
Для внеаудиторной СРС необходимо ознакомиться в читальном зале библиотеки ТГАСУ и кафедральной библиотеке с
отечественной и зарубежной литературой в виде монографий,
учебных пособий, журнальных статей.
10
11
Всего
ПР
Аудиторные занятия
Л
28 14 11 11
Л
Подготовка
к занятиям
Всего
Подготовка
к текущему контролю
–
Коллоквиум
–
3
24
42
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Неделя семестра
11
К
12
13
14
ЗР
15
График сдачи индивидуальных работ и текущего контроля
А
3,0
16
Таблица 4
Зач.
Обозначения: Л – лекции; ПР – практические занятия; КР – курсовая работа;
К – коллоквиум; А – аттестация; ВЗ – выдача задания; ЗР – защита работы.
МиТТ 42
Выполнение курсовой работы
Виды и объем (час) учебных занятий
СРС
Экзамен
Подготовка
к итоговому контролю
Зачет
Специальность
3.3. График сдачи индивидуальных работ, выполнения самостоятельной работы
и текущего контроля СРС для студентов очной формы обучения
Форма контроля занятий
3.4. Курсовое проектирование
Учебным планом специальности предусмотрено выполнение
курсовой работы «Проект подпорной стенки».
Заданием предусматриваются следующие работы:
– расчет подпорной стенки для обеспечения сооружений от
разрушения против сдвига, опрокидывания и глубокого сдвига;
– продольный разрез (профиль) подпорной стенки с указанием черных и красных отметок, геологических условий, временных
нагрузок; схемы возможных деформаций сооружения по результатам расчета;
– конструкция поперечного сечения подпорной стенки в плане;
– таблица объемов работ и стоимости основных работ на 1 м
длины стенки.
Объем графической части – 2 листа формата А2 и расчетнопояснительная записка на 20–25 страницах.
3.5. Итоговый контроль знаний по дисциплине
На итоговый контроль знаний студентов по дисциплине
«Специальные сооружения» для самостоятельного изучения и повышения уровня знаний выносятся следующие вопросы:
1. Основные опасные природные и техногенные факторы.
2. Краткая характеристика опасных природных явлений.
3. Противооползневые сооружения.
4. Противообвальные сооружения.
5. Противоселевые сооружения
6. Селепредотвращающие сооружения.
7. Противолавинные сооружения.
9. Противокарстовые сооружения.
10. Мероприятия при проектировании специальных сооружений от оползневых и обвальных процессов.
11. Конструкции противоселевых сооружений.
12. Конструкции противолавинных сооружений.
13. Противокарстовые конструкции.
14. Виды дренажей для защиты от подтопления территорий.
15. Мероприятия для защиты берегов водотока, насыпей автомобильных дорог.
16. Предельные состояния подпорных стен.
12
4. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ИНФОРМАЦИИ
Основная литература
1. СниП 2.05.03–84*. Мосты и трубы / Минстрой Росии.–
М.:ГП ЦПП, 1996. – 214 с.
2. Соколов, Г.К. Технология возведения специальных зданий
и сооружений: уч. пособие / Г.К. Соколов. – М.: Академия,
2005. – 343 с.
3. Уткин, В.А. Строительство фундаментов мостовых опор на
буровых сваях: уч. пособие / В.А. Уткин. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2006. – 180 с.
4. Боровиков, А.Г. Проектирование и расчет сталежелезобетонных пролетных строений автодорожных мостов: уч. пособие / А.Г. Боровиков, В.М. Картопольцев, Б.Г. Акимов. –
Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2007. – 183 с.
5. Телов, В.И.
Строительство транспортных тоннелей /
В.И. Телов, В.М. Картопольцев, О.В. Алексеев. – Томск: Издво Том. ун-та, 2000. – 136 с.
6. Инженерные сооружения в транспортном строительстве:
учебник. Кн.1. – М.: Академия, 2007. – 345 с.
7. Картопольцев, В.М. Применение антикоррозийных защитных покрытий мостов и конструкций в соответствии со стандартом ISO12944: уч. пособие / В.М. Картопольцев, Е.А. Вегелей, А.В. Картопольцев. – Изд-во Том. гос. архит.-строит. унта, 2008. – 117 с.
Дополнительная литература
8. Уткин, В.А. Специальные сооружения / В.А. Уткин, – М.:
Транспорт, 1986. – 200 с.
9. Телов, В.И. Автодорожные паромные переправы и наплавные мосты / В.И. Телов, В.М. Картопольцев. – Томск: Изд-во
Том. ун-та, 1994. – 159 с.
13
10. Строительство мостов и труб (Справочник инженера)
/под редакцией В.С. Кириллова – М.: Транспорт, 1975. – 567 с.
11. Будин, А.Я. Тонкие подпорные стенки / А.Я. Будин. – Л.:
Стройиздат, 1974. – 212 с.
12. Гибшман, Е.Е. Мосты и сооружения на дорогах. Т. 2 / Е.Е.
Гибшман. – М.: Транспорт, 1972. – 404 с.
14