Влияние отрицательных температур на напряженно-деформированное состояние стен камер судоходных шлюзов

• Автор: Семенов, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.22.19
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1.Обзор современного состояния проблемы

1.1 Учет блочных швов при расчете гидротехнических сооружений на температурные напряжения

1.2. Температурные напряжения в бетонном массиве и в железобетонных сооружениях

1.3. Температурные исследования, проводимые на судоходных шлюзах

1.4. Контрольноизмерительная аппаратура, применяемая на шлюзе 8 ВБВП.

1.5. Выводы

Глава 2 Обработка экспериментальных данных

2.1.Метод наименьших квадратов.

2.2 Применение метода наименьших квадратов для аппроксимации и сглаживания экспериментальных данных
2.2.1. Изменение температуры воздуха во времени
2.2.2. Изменение температуры бетона во времени.
2.2.3. Распределение температуры внутри тела.
2.2.4. Распределение напряжения в арматуре
тыловой грани
2.2.5. Раскрытие межблочного строительного шва.
2.3. Выводы
Глава 3.Математическая модель стенки камеры судоходного
шлюза.
3.1. Метод исследования напряженнодеформированного состояния стенки камеры шлюза.
3.2. Подготовка необходимых данных для расчета.
3.3. Расчет по предельным состояниям и температурный расчет. Глава 4. Расчет напряженнодеформированного состояния стенки шлюзовой камеры с учетом температуры воздуха
4.1. Описание программного обеспечения и необходимого оборудования.
4.2. Математический аппарат компьютерного расчета
4.3. Расчетная схема без учета раскрытия швов
4.4 Расчет по математической модели, учитывающей
раскрытие межблочных строительных швов от температурных воздействий.
4.5. Расчет по математической модели, учитывающей нелинейность распространения температуры внутри бетона
при изменении температуры окружающего воздуха
4.6. Выводы по трем предложенным вариантам
расчетных схем.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Представлены результаты анализа натурных наблюдений в судоходных шлюзах: Шекснинского гидроузла, Балановского шлюза, Городецкого шлюза, Канала им. Москвы (Яхромской РГС), Волгоградском шлюзе, по которым установлено нелинейное распределение температуры бетона от поверхности лицевой грани в сторону тыловой грани. Установлено, что воздействие отрицательных температур наружного воздуха на лицевую грань шлюзов приводит к раскрытию горизонтальных строительных швов, что в свою очередь приводит к увеличению напряжений в арматуре тыловой грани. Разработана методика расчета, учитывающая температурное расширение строительных швов на лицевой грани стен, при этом впервые в расчетной схеме применяется разрезка консольной конструкции стены на отдельные блоки. Глава 1. Обзор современного состояния проблемы. Учет блочных швов при расчете гидротехнических сооружений на температурные напряжения. Как показывают непосредственные наблюдения деформации гидротехнических сооружений, очень часто зависят не только от приложенных к ним нагрузок, но и от температурных воздействий. Например, известно, что деформации арочных плотин, происходящие под влиянием внешней температуры, значительно больше, чем деформации, происходящие под влиянием наполнения или сработки верхнего бьефа. Точно также и в ряде других случаев температурные напряжения в сооружениях оказываются больше напряжений, возникающих от статических нагрузок. Нередко в сооружениях, как следствие больших температурных напряжений, появляются трещины, а иногда и еще более серьезные повреждения [9,-,,,,,]. По данным экспериментальных исследований бетонной плотины “Братской ГЭС” МИСИ имени В. В.Куйбышева установлено, что колебания температуры бетона у низовой грани плотины оказывают заметное влияние на напряжение сгу у напорной грани, наиболее существенное на высоте 1/3-2/3 от основания. Для отметки м амплитуда сезонных колебаний сгу доходит до 4 кгс/см2 (рис. Рис. Рис. Влияние температурного режима и раскрытия горизонтальных швов низовой грани на напряженное состояние верховой грани (в. МИСИ; 7 - по расчету ВНИИГ; 8 - измеренные в блоке -1- (0,2 м от в. В верхней части плотины растягивающие напряжения при амплитуде колебаний температуры воздуха -+°с доходят до 8-9 кгс/см2. Эти раскрытия вызывают перераспределение напряжений в ее теле, сказывающееся на напряжениях бетона напорной грани. Напряжение ау от гидростатической нагрузки увеличиваются за счет уменьшения рабочего профиля секций. Температурные напряжения уменьшаются вследствие снижения амплитуды колебаний температуры в устьях раскрытых швов по сравнению с амплитудой этих колебаний на низовой грани. Влияние раскрытых швов тем значительнее, чем больше их длина []. Казалось бы, что при таком положении вещей температурные расчеты гидротехнических сооружений должны были бы занимать одно из первых мест в системе расчетов, которые сопутствуют составлению проекта. Однако в действительности сооружения рассчитываются главным образом на действие только статических нагрузок [,,-]. Расчет на действие температурных усилий производится далеко не всегда и поэтому требует более глубокого научного изучения. Такое несоответствие между фактическим значением температурных нагрузок и тем местом, которое им уделяется при проектировании, объясняется тем, что применяемые сейчас методы расчета температурных напряжений еще очень несовершенны и часто приводят к результатам, не подтверждающимся практикой эксплуатации сооружений. При существующих расчетах обычно предполагается, что сооружение представляет собой единый монолит. Для такого монолитного сооружения определяются напряжения, возникающие под влиянием неравномерного распределения температур. Температурные напряжения в бетонном массиве и в железобетонных сооружениях. Рассмотрим массив, возводимый путем бетонирования отдельных блоков высотой 2Ь (рис. Данная конструкция подробно рассмотрена в работе Петрашеня Р. Какова будет ширина и глубина раскрытия блочных швов? При остывании массива при относительно малой толщине блоков, по сравнению с их шириной, можно приближенно считать, что на каждой вертикали толщина блока уменьшится на величину 2а X Ь. Рис.