Исследование нелинейного деформирования элементов конструкций, взаимодействующих с грунтами сложной физической природы

• Автор: Балафендиева, Ирина Сергеевна
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 124 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЛАСТИЧЕСКИХ ДЕФОРМАЦИЙ В
ГРУНТЕ С УЧЕТОМ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ НЕЛИНЕЙНОСТИ
1Л. Постановка задачи
1.2. Соотношения теории пластического течения
1.3. Модифицированная инкрементальная теория Лагранжа
1.4. Конечно-элементная дискретизация
1.5. Тестовая задача об упругопластическом деформировании толстостенной трубы
1.6. Модельная задача о деформировании грунтовой насыпи под действием собственного веса и нагружения
ГЛАВА 2. ПОСТРОЕНИЕ КОНТАКТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
2.1. Моделирование механического контакта
2.2. Контактный конечный элемент
2.3. Моделирование поэтапной выемки грунта из котлована с подпорными стенками
ГЛАВА 3. РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ
3.1. Задача по определению напряженно-деформированного и предельного состояний грунта в окрестности опоры проектируемого моста.
3.2. Расчет осадки грунтового массива в зоне прокладки тоннелей метрополитена
3.3. Расчет напряженно-деформированного состояния футляра магистрального трубопровода высокого давления
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
В современных условиях повсеместно практикуется возведение строительных сооружений в грунтах, находящихся в сложных физикогеологических условиях. Поэтому создание методик расчета трехмерных объектов, взаимодействующих с грунтовыми сооружениями, является сейчас особенно актуальным.
Прогресс в развитии подземного строительства и фундаментостроения в значительной мере определяется достигнутыми к настоящему времени результатами в области математического моделирования различных процессов и физических явлений, в частности, процессов деформирования и разрушения элементов конструкций и сооружений. Существует определенный разрыв между потребностями практики и существующими СНиПами, регламентирующими деятельность проектировщиков и строительную практику, и возможностями уточненных расчетов элементов конструкций и сооружений, исходя из современных возможностей более точной постановки практических задач и их реализации на ЭВМ на основе использования численных методов.
Настоящая работа посвящена разработке и численной реализации методики решения задач по определению напряженно-деформированного состояния элементов конструкций подземных, промышленных и транспортных сооружений с учетом контактного взаимодействия с окружающим их физически нелинейно-деформируемым грунтовым массивом.
Основным направлением задач, стоящих перед механикой грунтов, является теоретический прогноз поведения грунтовых толщ под влиянием внешних и внутренних воздействий: разнообразных нагрузок от сооружений, изменения под действием природных факторов и деятельности человека условий равновесия, например, при размывах, колебаниях уровня грунтовых вод, разгрузке глубоких слоев грунта при копке строительных котлованов и др.
Задача исследования напряженно-деформированного состояния грун-

тов под действием внешних сил и собственного веса является главнейшей в механике грунтов, и ее решение для различных случаев загружения имеет непосредственное приложение в практике строительства. Для практики строительства важно знать, как распределяются напряжения в грунте при загрузке части его поверхности, при каких условиях наступает предельное напряженное состояние, после чего возникают недопустимые деформации и нарушения сплошности грунтового массива и т.п. Важную роль играет математическое моделирование, позволяющее прогнозировать и оптимизировать технологические воздействия, интерпретировать и обрабатывать опытные данные.
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.
Одной из распространенных в инженерной практике является модель упругого деформирования грунта, в которой грунт рассматривается как сплошное, изотропное, линейно-деформируемое 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.
Модель упругого грунтового основания, берущая начало с работы Винклера о связи между давлением и осадкой, в дальнейшем была развита в работах многих исследований. В работе Терцаги К. [171] были заложены основы оценки деформации грунтов и осадки фундаментов, а разные подходы к расчету балок и плит, лежащих на винклеровском основании получили значительное развитие в трудах Абелева М.Ю. [1], Абелева Ю.М. [2], Власова В.З. и Леонтьева H.H. [29], Вялова С.С. [31, 32], Герсеванова Н.М. [37], Гольдштейна М.Н. [44], Далматова Б.И. [52], Денисова Н.Я. [53], Егорова К.Е. [55], Жемочкина Б.Н. и Синицина А.П. [56], Иванова H.H. [61], Крылова

с/а г
Рис. 1.3. Распределение радиальных и окружных напряжений
(сетка 5x20)
а/а г
Рис. 1.4. Распределение радиальных и окружных напряжений
(сетка 20x20)