Напряженно-деформированное состояние и методы его регулирования в крупногабаритных строительных конструкциях сложной геометрии

• Автор: Рыков, Виктор Степанович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 147 с.

Глава I. Методы исследования и регулирования технологических
напряжений в бетонных конструкциях
§1.1. Обзор и анализ методов определения технологических
напряжений
§ 1.2. Выбор оптимального способа формуемости и уплотнения
бетонной смеси для получения гарантируемой прочности бетона
§ 1.3. Определение тепловыделяющей способности и нарастания
прочности на образцах-свидетелях
§ 1.4. Особенности управляемой и неуправляемой тепловой
обработки бетонных изделий
§ 1.5. Влияние остаточных технологических напряжений на
прочность бетонных строительных изделий
§ 1.6. Остаточные напряжения в различных бетонных изделиях
Выводы по главе
Глава II. Математическое обоснование экспериментальных методов исследования термонапряжений. Формулировка начально-краевых задач теплопроводности и термоупругости при расчете бетонных
конструкций сложной формы
§ 2.1. Уравнения теплопроводности
§ 2.2. Уравнения плоских задач термоупругости
§ 2.3. Математическое обоснование аналоговых методов исследования термонапряженного состояния в элементах конструкций из бетона
2.3.1. Построение математической аналогии между плоской задачей термоупругости и изгибом пластины для изотропных тел
2.3.2. Особенности применения аналоговых методов для тел с анизотропными свойствами и упругопластических задач
2.3.3. Решение осесимметричных задач теории упругости
методом электромоделирования
2.3.4. Мембранная аналогия
Выводы по главе II
Глава III. Исследование полей напряжений и деформаций в строительных
конструкциях сложной геометрии
§ 3.1. Плита прямоугольного поперечного сечения
§ 3.2. Круглая плита
§ 3.3. Брус эллиптического поперечного сечения
§ 3.4. Элементы конструкций с центральным круглым
отверстием
§ 3.5. Исследование температурных напряжений в элементах
конструкций тоннелей коробчатого типа
§ 3.6. Исследование температурных напряжений в плите-ригеле с учетом
нарушения сплошности
Выводы по главе III
Глава IV. Методы регулирования технологических напряжений в
крупногабаритных строительных конструкциях
§ 4.1. Исследование и регулирование температурных полей и напряжений в плите-ригеле с учетом каналообразующих
круглых отверстий
§ 4.2. Исследование температурных напряжений в плите-ригеле с
учетом нарушения сплошности в виде тонких сквозных вырезов
§ 4.3. Определение и регулирование технологических напряжений
в плите-ригеле на упругом основании
Выводы по главе IV
Выводы
Литература
Приложение
Современный уровень развития строительства, особенно в городах-гигантах Российской Федерации (Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Воронеже, Ростове-на-Дону, Владивостоке, Новосибирске, Архангельске, Екатеринбурге и др.) характеризуется крупномасштабной реконструкцией транспортных магистралей и сооружений, а также строительством новых сложных по геометрии мостов, магистралей верхнего этажа, тоннелей протяженностью от 500 до 2500 метров. Это обусловлено, в частности, резким увеличением числа муниципального и частного транспорта и как следствие, связанными с этим большими затруднениями прохождения транспортных потоков по городским улицам, площадям и проспектам. Образование так называемых «пробок», блокирующих движение, стало настоящим бедствием.
Особые проблемы возникают при проектировании и строительстве тоннелей, представляющими собой сложные строительные сооружения, к которым предъявляются повышенные требования технической и эксплуатационной надежности и безопасности, в значительной мере определяемыми уровнем их прочностной надежности. Эти проблемы значительно возрастают, когда строительство тоннелей ведется без прекращения эксплуатации транспортных магистралей, под которыми пробиваются тоннели. Эти сложнейшие крупногабаритные сооружения выполняют из бетона, железобетона и уникальных стальных металлоконструкций. В связи с тем, что все эти конструкции, в своем большинстве, производятся в полевых условиях, возникает необходимость исследова-ниия и решения ряда прикладных задач механики деформируемого твердого тела, определяющих напряженное состояние и прочность создаваемых конструкций. Особенно это относится к исследованию температурного напряженного состояния крупногабаритных бетонных фасонных опорных стенок, коробчатых профилей туннелей, правильный выбор конфигурации и конструкции которых определяет наилучшую трещиностойкость и минимальное количество опасных температурных трещин, которые образуются в период затвердевания
Запишем уравнение теплопроводности для срединной плоскости пластины и заменим производную $Т/ск2 полученным выражением. В результате найдем
і п_*т + *т_лгт+Ъ'
а <3/ дх ду Я (2 10)
к2 = «2+<*| = , а1Т„7+а?»Л
Д/г /г
Для стационарного температурного поля в тонкой пластине из (2.10) имеем уравнения в прямоугольных декартовых координатах.
д2Т д2Т
дх2+ ду2 Я
+ —у — к Т = —(2.11)
Изменение температурного поля в теле вызывает в нем изменение (за исключением особых случаев) напряжений и деформаций [47,48,49].
§ 2.2. Уравнения плоской задачи термоупругости
Расчет на прочность многих бетонных элементов конструкций может быть проведен в рамках плоских задач термоупругости. Рассмотрим тело, бесконечное в направлении оси г для прямоугольной системы координат х,у,г. Предположим, что оно нагружено силами, не изменяющимися по длине тела, и в нем имеется температурное поле Т (х, у, Г), также не зависящее от координаты г. Из симметричности деформаций относительно любой плоскости поперечного сечения тела следует, что деформации гіг постоянны по сечению и не зависят от х, а перемещения их,иу являются функциями только координат х, у. Тогда находим, что ехг=ЕУ2=0, а затем следует стХ2=ауг=0. Из соотношений получаем также выражение для определения напряжения ст„:
ст.. = г(<т„ + о „ )-а,ЕТ + Е (2.12)
Постоянную егг найдем из условия равенства нулю суммарной силы, действующей по оси ъ
^<т,,с1х(1у = 0,