Прогнозирование работоспособности железобетонных водопропускных труб с учетом реальных условий эксплуатации

• Автор: Иванов, Алексей Вениаминович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 410 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

1. КОНСТРУКЦИИ, УСЛОВИЯ РАБОТЫ, РЕЖИМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ

1.1. Характерные конструктивные схемы водопропускных

труб. Классификация труб

1.1.1. Железобетонные трубы.

1.1.2. Металлические гофрированные трубы

1.2. Условия работы водопропускных труб.

1.2.1. Нагрузки, действующие на водопропускные трубы.

1.2.2. Агрессивные среды, действующие на В ПТ.

1.2.3. Дефекты и повреждения водопропускных труб

.З.Особенносги мониторинга водопропускных труб.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 1.
2. ОБЗОР МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА ВОДОПРОПУСКНЫХ И КАНАЛИЗАЦИОННЫХ ТРУБ.
2.1. Расчет труб на совместное действие грунта и
временной нагрузки
2.1.1. Основные положения.
2.1.2. Статический расчет труб
2.2. Методы учета влиянии агрессивных сред при проектировании и расчете водопропускных труб
2.3. Экспериментальные исследования работы
водопропускных труб
2.2.1. Схема эксперимента
2.2.2. Результаты эксперимента.
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОВЕДЕНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ С УЧЕТОМ ВЛИЯНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ СРЕДЫ.
3.1. Анализ условий работы водопропускных труб при действии нагрузки и агрессивной среды.
3.1.1. Действие силовых факторов па водопропускную трубу.
3.1.2. Действие хлоридов на тело водопропускной железобетонной трубы.
3.2. Построение моделей деформирования армированных элементов водопропускных труб с учетом воздействия хлоридсодержащих сред.
3.2.1. Модели деформирования разномодульных материалов
3.2.2. Теории деформирования разномодульных материалов.
3.2.3. Модель деформирования стержневого армированного конструктивного элемента с учетом воздействия хлоридсодержащей среды.
3.2.4. Модель деформирования железобетона, находящегося
в условиях плоского напряженного состояния.
3.3. Идентификация моделей по экспериментальным данным.
3.3.1. Идентификация нелинейной модели деформирования
бетона по экспериментальным данным.
3.3.2. Модель деформирования стальной арматуры в условиях воздействия хлоридсодержащей среды и ее идентификация
3.3.3. Характеристики коррозионного поражения стальной арматуры в условиях воздействия хлоридсодержащей среды.
3.3.4. Влияние коррозионного поражения на работу
армирующего элемента.
3.3.5. Идентификация разномодульной модели
деформирования бетона
3.4. Расчет железобетонной круглой водопропускной трубы при действии на нее произвольной нагрузки
с учетом агрессивных воздействий хлоридсодержащей среды
как цилиндрической оболочки
3.4.1. Модель конструктивного элемента.
3.4.2. Модель нагружения.
3.4.3. Модель деформирования материала оболочки, находящейся в плоском напряженном состоянии и подвергающейся воздействию хлоридсодержащей среды
3.4.4. Модель воздействия хлоридсодержащей среды.
3.4.5. Физические соотношения для устий и деформаций, возникающих в цшиндрической железобетонной
водопропускной трубе.
3.4.6. Разрешающие уравнения цшиндрической оболочки водопропускной трубы при действии на нее произвольной нагрузки
и хлоридной среды.
3.5. Применение полубезмоментной теории оболочек к расчету круглой армированной водопропускной трубы, подвергающейся совместному действию нагрузки и хлоридсодержащей среды.
3.4.1. Модель конструктивного элемента
3.5.2. Модель нагружения
, 3.5.3. Модель деформирования материала оболочки, находящейся в
плоском напряженном состоянии и подвергающегося воздействию хлоридсодержащей среды
3.5.4. Модель воздействия хлоридсодержащей среды
3.5.5. Физические соотношения для устий и деформаций, возникающих в оболочке армированной трубы.
3.5.6. Разрешающее уравнение оболо чки по полубезмоментной теории В. 3. Власова
3.6. Уравнения деформирования Побразной рамы как элемента водопропускной трубы
3.6.1. Описание расчетной схемы.
3.6.2. Модель конструктивного элемента
3.6.3. Физические соотношения для устий и деформаций, возникающих в Побразной конструкции
3.6.4. Разрешающее уравнение
3.6.5. Модель воздействия хлоридсодержащей среды
на конструкцию
3.7. Уравнения деформирования распорной плиты прямоугольной
водопропускной трубы
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 3.
4. ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ВОДОПРОПУСКНЫХ ТРУБ.
4.1. Определение законов распределения хлоридсодержащей среды но сечению элементов водопропускной трубы
4.2. Численное моделирование напряженно деформированного состояние Побразного короба железобетонной водопропускной трубы с учетом воздействия хлоридсодержащей среды
4.2.1. Основные уравнения, описывающие деформирование Побразного короба с учетом совместного воздействия хлоридсодержащей среды и нагрузки.
4.2.2. Исследование напряженнодеформированного состояния распорной плиты прямоугольной железобетонной
водопропускной трубы
4.2.3. Результаты расчета Побразного желоба для случая воздействия хлоридсодержащей среды на внутреннюю
и внешнюю поверхность
4.2.4. Результаты расчета Побразного желоба
для случая воздействия хлоридсодержащей среды только
на внешнюю поверхность.
4.3. Расчет железобетонной распорки прямоуг ольной водопропускной трубы с учетом воздействия
хлоридсодержащей среды.
4.3.1. Основные уравнения, описывающие деформирование армированной распорки с учетом воздействия
хлоридсодержащей среды.
4.3.2. Верификация модели деформирования железобетонной распорной плиты с учетом воздействия хчоридсодержащей среды.
4.3.3. Исследование напряженнодеформированного состояния распорной плиты прямоугольной железобетонной
водопропускной трубы.
4.3.4. Результаты расчета распорной плиты, шарнирно опертой по контуру, для случая воздействия хлоридсодержащей среды на нижнюю поверхность
4.3.5. Результаты расчета железобетонной распорной плиты, шарнирно опертой по контуру, для случая воздействия
хчоридсодержащей среды на верхнюю поверхность
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИИ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Методика определения нагрузок более подробно разрабатывается в Пособии по проектированию железобетонных предварительнонапряженных труб, приложение к СНиП 2. Сюда же входит Инструкция по определению нагрузок на подземные трубопроводы СН 0. Здесь учитываются методы укладки труб в траншеи и даются величины давлений в функции от глубины укладки для всех нормативных типов временной нагрузки. Эта методика тщательно разрабатывалась практически всеми заинтересованными организациями под руководством Г. К.Клейиа. Но, к сожалению, она так и не была утверждена Госстроем СССР в качестве нормативного документа. В Пособии так же не была рассмотрена проблема статической работы в фунте гибких железобетонных труб, к типу которых относятся, в частности, железобетонные трубы со стальным сердечником, получившие широкое распространение за рубежом, а затем и в водохозяйственном строительстве нашей страны. Включения в виде подземной конструкции, расположенные в однородном грунте, приводят к перераспределению напряжений в свободном поле грунта. Здесь имеется в виду грунт, который уже подвергся механическим воздействиям, т. Наличие конструкции, имеющей отличную от окружающего фунта жсткость, приводит к перераспределению напряжений в фунте, как это происходит в любой статически неопределимой системе. Большое влияние на перераспределение напряжений оказывает характер взаимных смещений фунта и конструкции. Основные случаи укладки сооружений в фунт бывают различными. Особенность водопропускных труб под насыпями заключается в их совместной работе с окружающим грунтом. Грунт создает нагрузку, а также является основанием для трубы и средой, передающей надземные нагрузки. Способ опирання труб во многом влияет на величину усилий от действующих нагрузок. Величины расчетных нагрузок определяются в зависимости от формы поперечного сечения трубы, способа опирания и типа фундамента. Схемы опирания труб приведены на рис. Таблица 1. Примечание. Труба под действием нагрузок находится в условиях плоской деформации. Соответственно, для расчта труб в поперечном направлении рассматривают участок трубы длиной 1 п. Железобетонные трубы считают жесткими и рассчитывают по недеформированной схеме, то есть без учта бокового отпора грунта 3. При расчте труб необходимо учитывать следующие основные виды нагрузок собственный вес трубы вес воды, наполняющей трубу вертикальное и горизонтальное давления грунта временную нагрузку от подвижного состава на поверхности земли. ЬТР,И1г размеры срединной поверхности трубы рис. Таблица 1. Масса 1 п. Нм3 плотность железобетона. Ь РГ, 1. ЧГ П2
где Ьоп длина площадки опирания на фундамент см. Рис. На нижнюю половину трубы примыкающие к ней массы сыпучего тела давят как на подпорную стенку с обратным уклоном. На рис. Г.К. Клейном , в которой пунктиром показывается боковое давление. Равнодействующую давлений на обе половины сооружения кругового поперечного сечения, т. Он наружный диаметр трубы. При жсткости сооружения, превышающей жсткость грунта насыпи, давление на сооружение оказывается большим, чем вес вышерасположенного грунта первый случай осадок грунта относительно сооружения. Как правило, вертикальное давление грунта насыпи принимается в виде равномерно распределенной нагрузки, которая действует на верхнюю часть трубы рис. Яъ 2 з ЬТр
Отпор грунта основания, кНм 0 3 , 1. Таблица 1 . Именно поэтому эпюра бокового давления принимается но скошенной трапеции с максимальной ординатой на уровне горизонтального диаметра рис. Для круглых труб с плоской подошвой можно приблизительно принять боковое давление грунта в нижней половине трубы постоянным и равным давлению грунта в уровне горизонтального диаметра рис. Боковое давление грунта в прямоугольных трубах принимается в виде трапеции, которая составляет часть прямоугольного треугольника вершиной у поверхности засыпки над трубой рис. Я лРггп 3 . Рг Л3 0,5Иггу Уп 1. ПЯТОЙ 3 2. Д, 0. Л4
Обзор отечественных и зарубежных нормативных документов, которые включают в себя методику определения нагрузки вследствие давления грунта, приведен в Приложении 2.