Оценка несущей способности системы конструкция-грунт

• Автор: Шакирзянов, Фарид Рашитович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Основные уравнения и соотношения
1.1. Постановка задачи
1.2. Грунты и их характеристики
1.3. Конструкции и ограждения
1.4. Основная система разрешающих уравнений
Глава 2. Оценка несущей способности и осадки системы по упрощенным моделям
2.1. Расчет по теории предельного равновесия
2.2. Расчет по жестко-ползучей модели
2.3. Метод конечных элементов как основа расчетов
2.4. Решение тестовых задач
2.5. Решение модельных задач
Глава 3. Оценка несущей способности и осадки системы по уточненной модели
3.1. Основные положения упруго-вязко-пластической модели
3.2. Методика расчета по упруго-вязко-пластической модели
3.3. Решение тестовых задач
3.4. Численные эксперименты на модельных задачах
Заключение
Литература

Введение
В настоящее время наметились тенденции к увеличению габаритов зданий и сооружений, повышению их высот и этажности, уплотнению городской и промышленной застройки и интенсивному использованию подземного пространства. Все эти факторы приводят к возрастанию нагрузок на основание, изменению свойств грунтов, находящихся под и рядом с объектом строительства, и, как следствие, к изменению напряженно-деформированного состояния всего комплекса конструкция-основание.
Грунты, служащие основанием сооружения, обладают ярко выраженными пластическими и вязкими свойствами, проявляющимися в виде длительно протекающих осадок, смещений, кренов сооружений, оползней их склонов и откосов. Исключительная сложность состава и строения грунтов обуславливает их дисперсность, пористость, многофазность, различие характеров и видов связей между частицами, неоднородность, изменчивость физических и механических свойств и т.д. Многочисленные испытания, проведенные еще па заре развития теории грунтов по растяжению, сжатию, кручению и позднее по трехосному сжатию грунтов, показали, что изменения напряженно-деформированного состояния в них развивается по сложной модели, далеко отличающейся от упругой.
Отсюда следует, что для обеспечения прочности, надежности и долговечности инженерных сооружений, работающих совместно с грунтами, необходимо при их проектировании учитывать широкий спектр свойств и особенностей грунтов. И это вызывает большой интерес к теоретическим и экспериментальным исследованиям процессов, протекающих в грунтах. Важную роль в таких исследованиях играет математическое моделирование свойств грунтов, позволяющее решать реальные задачи взаимодействия грунта и сооружения при различных граничных условиях с использованием численных методов.
Моделирование грунтового массива обычно основано на его представлении как сплошной среды, обладающей особенными физико-механическими свойствами. Структурно выделяются три группы грунтов - пески, глины и скальные породы. Важное значение имеет также степень водонасыщенности среды, которая играет существенную роль в несущей способности грунтового основания. В подавляющем большинстве таких исследований грунт рассматривается как однофазная среда [144].
Одной из распространенных в инженерной практике является модель упругого деформирования грунта, в которой грунт рассматривается как сплошное, изотропное, линейно-деформирусмое тело. Благодаря своей простоте и возможности использования хорошо разработанного математического аппарата сопротивления материалов и теории упругости, упругая модель широко использовалась для описания напряженно-деформированного состояния* различных грунтов.
Берущая начало с работы Винклера о связи между давлением и осадкой, модель упругого грунтового основания в дальнейшем была развита в работах многих исследований. Если в работе Терцаги К. [182] были заложены основы оценки деформации грунтов и осадки фундаментов, то разные подходы к расчету балок и плит, лежащих на винклеровском основании получили значительное развитие в нашей стране в трудах Абелева М.Ю. [1],Абелева Ю.М. [2], Власова В.З. и Леонтьева H.H. [21], Вялова С.С. [22, 23], Герсеванова Н.М. [27, 28], Гольдштейна М.Н. [36], Горбунова-Посадова М.И. [37, 38], Далмато-ва Б.PI. [40], Денисова О.Г. [43], Денисова Н.Я. [41, 42], Егорова К.Е. [48], Жемочкина Б.Н. и Синицина А.П. [51], Иванова H.H. [58], Крылова А.Н. [81], Маслова H.H. [85, 86], Пузыревского Н.П. [113], Соловьева Е.Г. и Немова В.Г. [128], Терегулова И.Г. [133], Флорина В.А. [146-148], Цытовича H.A. [152-155] и др.
Например, Пузыревский Н.П. [113] предложил оригинальный метод ис-
На напряженно-деформированное состояние грунтов оказывает большое влияние их пластические деформации, так как их развитие приводит к потере прочности и разрушению грунтового массива.
Для пластических деформаций принимается принцип максимума Ми-зеса, который является частным случаем постулата Друккера (см. например [47]):
К- - 4)4 °- (1-4)
Здесь ск?- - приращение пластических деформаций. Из (1.4) следует, что поверхность текучести должна быть невогнутой.
На основе ассоциированного закона течения из (1.4) определяется скорость пластических деформаций:
4'= 45)
где А - вектор, коллинеарный к нормали поверхности текучести, И = 1 -поверхность текучести.
1.2.3. Критерии прочности грунта
За критерий прочности грунтов в инженерных расчетах обычно принимают критерий Кулона-Мора [23, 54, 139], который представляет собой зависимость предела прочности при сдвиге от действия нормальных напряжений. Условие потери несущей способности грунта по критерию Кулона-Мора определяется соотношением:
тп = С - (ТпЪ&шр, (1.6)
где тп - касательное напряжение, С - сцепление, (р - угол внутреннего трения, ап - нормальное напряжение.
Поведение хрупких материалов, таких как бетон, также часто описывается математической моделью предельной поверхности Кулона-Мора