Динамическое взаимодействие негрунтовых и грунтовых элементов гидротехнических сооружений, возводимых в сейсмических районах

• Автор: Бахтин, Бронислав Михайлович
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 279 с. : ил.

Оглавление

Список условных обозначений.

Введение
Глава 1. Моделирование гидротехнических сооружений, негрунтовые элементы которых взаимодействуют с грунтом

1.1. Особенности моделирования работы конструкций, взаимодействующих с грунтом

1.2. Особенности моделирования податливых оснований

Глава 2. Объекты и задачи исследований.

2.1. Об оценке характера динамической работы жстких конструкций сооружений, взаимодействующих с грунтами засыпок

2.2. Подпорные стенки

2.3. Галереи под насыпями

2.4. Грунтовая плотина, армированная крупноячеистыми конструкциями

2.5. Плотина из армированного грунта с вертикальной низовой гранью
2.6. Свайные конструкции и особенности их моделирования
Глава 3. Эквивалентные материалы и оперативные методы определения их характеристик
3.1. Материалы для моделирования бетонных конструкций и грунтовых массивов
3.2. Оперативный метод определения свойств хрупких материалов
3.2.1. Методические особенности применения резонансного метода для слабых модельных материалов
3.2.2. Особенности статических неразрушающих испытаний слабых модельных материалов
3.2.3. Особенности определения прочности хрупких модельных
материалов па растяжение при раскалывании
3.2.4. Опрелелеште коэффициента Пуассона молельных материалов по результатам испытаний на раскалывание и осевое растяжение
3.2.5. Результаты комплексных исследований модельного материала
3.3. Приближенные методы определения сдвиговых характеристик модельных
грунтовых материалов
ЗА. Оперативное определение динамических характеристик модельных грунтовых материалов
3.5. Учет влияния вибрации на сопротивление грунта сдвигу при модельных исследованиях
Глава 4. Совершенствование техники модельных динамических исследований не грунтовых конструкций, взаимодействующих с грунтом
4.1. Моделирование сейшического воздействия
4.1.1. Импульсный метод моделирования сейсмического воздействия
4.1.2. Устройства для моделирования воздействия импульсным метолом
4.1.3. Об одной возможности применения жестких сейсмоплатформ
4.2. Измерение динамического давления грунта на жесткие конструкции сооружений
4.2.1. Комплекс для измерения и регистрации динамического давления гртгга
4.2.2. Испытания и тарировка датчика динамического давления грунта
4.3. Особенности применения метода проволочной тензометрии при испытании моделей из хрупких низкомодульных материалов
Глава 5. Результаты экспериментальных исследований
5.1. Подпорные стенки на жестком и податливом основаниях
5.1.1. Роль собственных колебаний стенок в процессе их взаимодействия с грунтовыми массивами
5.1.3. Методические опыты по моделированию податливых оснований
5.1.4. Влияние вида динамического воздействия на динамическое давление грунта
5.1.5. Влияние жесткости конструкции подпорной стетгки на динамическое давление грунта
5.1.6. Влишшс масштабного фактора па результаты исследования динамического давления грунта
5.1.7. Влияние углов наклона поверхности засыпки и тыловой грани стенки на динамическое давление грунта
5.2. Динамическая работа галереи оодооы пуска
5.2.1. Особенности характера динамического поведения галереи под насыпыо
5.2.2. Напряженнодеформированное состояние галереи при продольном направлении сейсмического воздействия
5.2.3. Динамические нагрузки на галерею при поперечном сейсмическом воздействии
5.3. Динамическое поведение грунтовой плотины, армированной крупноячеистым бетонным каркасом
5.4. Работа плотины из армированного грунта при сейсмических и статических нагрузках
5.4.1. Изучение динамических характеристик сооружения
5.4.2. Исследование поведения моделей плотины из армированного грунта в стадии разрушения
Глава 6. Инженерные методы сейсмических расчетов жестких
конструкций гидротехнических сооружений, взаимодействующих с
грунтом, и сооружений из армированного грунта
6.1. Определение динамического давления грунта на подпорные стенки в условиях
жесткого и податливого оснований
6.1.1. Расчет динамического давления фунта на жесткую стенку в условиях жесткого основания
6.1.2. Определение динамическою давления на стенку при податливых основаниях
6.1.3. Учет влияния углов наклона поверхности засыпки и тыловой фани стенки на динамическое давление фунта при основаниях разной податливости
6.1.4. Верификация зависимостей для расчета динамического давления фунта на стенку
6.2. Определение сейсмических нагрузок от грунта на подземные протяженные сооружения.
6.2.1. Расчет нафузок от фунта при продольном сейсмическом воздействии
6.2.2. Расчет нафузок от фунта при поперечном сейсмическом воздействии
6.3. Применение метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения к расчету устойчивости армогрунтовой плотины в узком скальном русле
Заключение
Литература


Особое место занимает случай поведения грунтовых сооружений с дисперсным армированием, когда потеря несущей способности в равной мере может зависеть как от прочности арматуры, так и от свойств грунта. Часто считают, что при кратковременных нагррках, к которым могут быть отнесены и нагрузки сейсмические, 1руит работает как упругая среда в значительном диапазоне сейсмических ускорений. Собственно, на этой предпосылке основан нормативный метод определения сейсмических напряжений в грунтовой среде, и напряжений от сейсмических воздействий в протяженных подземных сооружениях. Если исходить из сказанного, работу конструкций, взаимодействующих с грунтом, до достижения последним предельного состояния можно считать линейноупругой, с возможностью применения к ним принципа суперпозиции сил, полагая статические нагрузки известными и находя в эксперименте лишь нагрузки динамические. В последнем случае при моделировании, работая в естественном гравитационном поле, возможно ограничиться удовлетворением лишь критерия Коши подобие сил упругости, воспроизводя только подобие геометрических размеров и упругих характеристик материалов конструкшш и грунтовой среды, соответствующие граничные условия и требуемые амплзггудпочастотные характеристики сейсмического воздействия. Желательно также обеспечить равенство углов внутреннего трения грунта и утла контактного трения. Очевидно, упругая работа групга проявляется при малых относительных деформациях. В классе сооружений, несущая способность которых при динамических воздействиях определяется прочностью пегруптовой конструкции, вплоть ао разрушения последней, деформации грунтовой среды невелики, что даст основания рассматривать ее как среду упругую. Таким образом, определение динамических нагрузок от фунта на жесткую конструкцию сооружения может быть выполнено в упругой постановке, поскольку неупругая работа фунтовой среды возможна здесь только после потери конструкцией несущей способности. Ясно, что усилия, возникающие после этого в сооружсгши, не являются определяющими для работы последнего. В значительной степени определение нафузок от дииамггческого давления фунта в упругой постановке справедливо и для конструкций типа подпорных стенок на пескалыгых основаниях. Можно полагать вслед за Ш. Г. Напетваридзе , что при отклонении сгсики пол действием динамического давления фуггга зазор между ней и фунтом засыпки будет заполнен последгагм. Исходя из сказанною, определение максимально возможных динамических нагрузок на рассматриваемые негрунтовые конструкции со стороны грунтовой среды может быть выполнено в упругой постановке, без воспроизведения НДС в грунте и негруптовых элементах сооружения от статических сил, что существенно облегчает задачу исследователя. Дальнейшее упрощение может состоять в отходе от строгого моделирования упругих свойств материала конструкции бетона. Действительно, в реальных условиях модуль упругости бетона на дватри порядка выше модуля упругости вмещающего массива грунта, поэтому при изучении поведешь массивных бетонных конструкций с грунтовой средой можно считать их абсолютножесткими, обеспечивая соотношения указанных величин лишь примерно. Ясно, что возможность такой постановки задачи определения динамических нагрузок со стороны грунта на негруптовые жесткие конструкции, снимая необходимость моделирования НДС от статически приложенных сил, значительно облегчает условия проведения эксперимента. Иначе обстоит дело с изучением динамической рабоШ грунтовых сооружений с дисперсным армированием и свайных консфужций. Здесь выход объекта из строя возможен изза потери грунтом несущей способности, что требует воссоздания на модели НДС фунтовой среды от всех действующих сил. Для гидротехнических сооружений оказывается необходимым, в общем случае, и воспроизведение процесса консолидации фунга под статическими и динамическими нафузками. Эти обстоятельства значительно сужают круг возможных объектов исследований, оставляя в нем сухие насыпи, плотины и дамбы с малопроницаемыми экранами и эффективными дренажными усфойствами, а также неводонасыщенные свашгые основания.