Исследование напряженно-деформированного состояния подземных сооружений при динамических воздействиях

• Автор: Сан Лин Тун
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 154 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ НА ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ.

1.1. Общие замечания

1.2. Обзор современных нормативных документов по проектированию сейсмостойкости фундаментов зданий.

1.2.1. Сейсмические волны

1.2.2. Гармонический анализ

1.2.3. Задание исходной сейсмической информации и концепция спектров ответов.

1.2.4. Моделирование и метод расчета сооружений на сейсмостойкость.

1.2.5. Моделирование и анализ взаимодействия сооружений с основанием.

1.3. Обзор методов ио оценке уровней вибраций вблизи метрополитенов и железных дорог и современных нормативных документов

1.3.1. Общие положения.

1.3.2. Основные методы оценки уровней вибраций сооружений вблизи метрополитенов и железнодорожных трасс.
1.3.3. Анализ существующих нормативных документов по оценке уровней вибраций.
1.4. Аналитический метод оценки колебания поверхности грунта с использованием теоремы взаимности
ГЛАВА 2. МЕТОД РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ, ОСНОВАННЫЙ НА СВОЙСТВАХ ИЗОБРАЖЕНИЙ ФУРЬЕ ФИНИТНБ1Х ФУНКЦИЙ.
2.1. Введение.
2.2. Основные положения метода
2.3. Конечный элемент балки на упругом основании
2.4. Конечный элемент плоского упругого континуума.
2.5. Заключение и выводы.
ГЛАВА 3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ ДЛЯ РАСЧТА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ.
3.1. Методика построения матрицы жсткости для балки, состоящей из
трх одномерных конечных элементов
3.2 Оценка колебаний фундаментного ростверка при сейсмическом
воздействии
3.3. Методика построения зависимостей между напряжениями и
перемещениями для прозрачных границ
3.3.1. Методика построения прозрачных границ для одномерного элемента при распространении продольных волн.
3.3.2. Методика построения прозрачных границ для одномерного элемента при распространении изгибных волн.
3.3.3. Заключение
ГЛАВА 4. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ ТЕОРИИ УПРУГОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СВОЙСТВ ИЗОБРАЖЕНИЙ ФУРЬЕ ФИНИТНЫХ ФУНКЦИЙ.
4.1. Общие положения.
4.2. Уравнения теории упругости в обобщенных функциях для тел ограниченных размеров.
4.3. Уравнения теории упругости в обобщенных функциях для тел ограниченных размеров в области изображений Фурье.
4.4. Плоская задача теории упругости для неоднородного пространства при гармоническом внешнем воздействии.
4.4.1. Уравнения теории упругости для плоского четырехгранного элемента в обобщенных финитных функциях.
4.4.2. Вывод системы уравнений для плоского четырехгранного конечного элемента.
4.4.3. Построение системы уравнений для всей рассматриваемой области
4.4.4. Алгоритм определения геометрических параметров многоуголыптка для автоматизированного ввода исходных данных.
ГЛАВА 5. ПРИЛОЖЕНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК ДЛЯ ОЦЕНКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ НА ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯ
5.1. Оценка колебаний поверхности грунта при щитовой проходке тоннелей
5.1.1. Колебания точек упругого полупространства под действием сосредоточенных сил, приложенных к поверхности упругого полупространства
5.1.2. Колебания точек поверхности упругого полупространства под действием сосредоточенных сил, приложенных внутри упругого полупространства
5.1.3. Колебания точек поверхности упругого полупространства под действием совокупностей сосредоточенных сил, моделирующих воздействие рабочих органов щитового комплекса
5.2. Оценка уровней вибраций поверхности грунта при движении поездов в .
тоннелях.
5.2.1. Конечноэлементная модель задачи и характеристики материаловИЗ
5.2.2. Результаты расчета
5.3 Оценка напряжстюдеформированного состояния существующего
тоннеля при проведении буровзрывных работ в зоне сооружения
5.3.1. Постановка задачи и исходные данные.
5.3.2. Результаты расчета
5.4. Оценка напряженнодеформированного состояния трехпролетной
станции метро мелкого заложения при землетрясении
5.4.1. Постановка задачи и исходные данные.
5.4.2. Результаты расчета
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


В диссертации приводится краткая информация о текущем состоянии методов оценки воздействий землетрясений на подземные сооружения и методов оценки вибраций, создаваемых подземным и наземным транспортом на ближайшие здания и фундаменты. Описываются инженерные подходы, используемые для количественной оценки сейсмического воздействия на подземные сооружения. В общем случае сейсмические нагрузки на подземные сооружения, характеризуются и определяются деформациями и напряжениями, возникающими при взаимодействии сооружения с окружающим массивом фунта. Самый простой подход при оценке взаимодействия подземного сооружения и окружающего массива это использовать параметры колебаний свободного поля при распространении сейсмических волн. Такой подход является удовлетворительным, при низких уровнях сейсмических воздействий или подземное пространство является жесткой средой скальные грунты. В общем случае необходимо учитывать более сложный характер взаимодействия сейсмических волн с подземными сооружениями, которыйучитывает и отражнные и рассеянные волны. Актуальность проблемы. Сильные землетрясения, произошедшие, в последние годы, показали, что при землетрясениях разрушаются и подземные и наземные сооружения. Поэтому разработка методов оценки и защиты от сейсмических воздействий фундамегггов наземных сооружений и подземных конструкций является актуальной проблемой в настоящее время. Колебания, возникающие при движении транспорта, вызывают в некоторых случаях недопустимо высокие вибрации поверхности земли, сооружений и дискомфортные ощущения у жителей, проживающих в зданиях, расположенных трасс. С развитием инфраструктуры городов, воздействие вибраций техногенного характера представляет собой задачи, которые приходится решать неоднократно. Вибрации передаются от источника колебаний на. В работе представлены результаты экспериментальнотеоретических исследований, а так же примеры практического использования полученных результатов. Рэлея на станции метро мелкого заложения. Достоверность и обоснованность. При разработке моделей используются известные положения теории упругости и теории распространения волн. При разработке численных методов решения динамических задач используется интегральное преобразование Фурье финитных функций. Для оценки достоверности полученных результатов решения, полученные с использованием свойств преобразования Фурье финитных функций, сравниваются с известными аналитическими решениями действии гармонических силы в бесконечном пространстве и бесконечном полупространстве. Выполнено сравнение результатов, полученных по разработанной методики, с результатами, полученными с помощью известного программного комплекса ПА8ТАК. Выполнено сравнение теоретических результатов оценки взрывных воздействий на напряженодеформированного состояния существующих тоннелей с экспериментальными данными. Обоснованность исследований гарантируется корректностью постановки задач, использованием апробированных методов теории колебаний, динамики сооружений и математического моделирования. Достоверность исследований подтверждается хорошим совпадением результатов, получештых в данной работе, с теоретическими и экспериментальными данными других авторов и полученных с использованием других программных комплексов. Для выполнения прикладных задач разработаны 8 основных программ и 3 подпрограммы в системе МаЙаЬа. Практическая значимость и реализация работы. Полученные результаты можно использовать при оценке воздействия землетрясений на подземные сооружения и фундаменты наземных сооружений. Другое важное приложение работы может найти при оценке уровней вибраций поверхности земли и фундаментов, создаваемых различными источниками колебаний, которые возникают при строительстве и эксплуатации тоннелей. Результаты работы предполагается использовать при проектировании и строительстве первой линии метро в городе Нейпъидо. Апробация работы. IV международной научнопрактической конференции Модернизация регионов России инвестиции в инновации, октября, г, в Астраханском инженерностроительном институте. Публикации по материалам диссертации опубликовано 5 печатных
1. Сан Лин Тун. Использование интегральных преобразований для построения конечных элементов, ТгапБМесЬАйСЬет, М. КВИ 9,.