Диссертация (1141487), страница 10
Текст из файла (страница 10)
Также следует отметить хорошуюсходимость результата лабораторного эксперимента грунтового анкера сплощадью анкерной плиты А1=938,2 см2 в условиях глубинного заложения срезультатом, полученным аналитическим расчетом, что свидетельствует обэффективности применения методики расчета, изложенной в п. 7.2.10СП 24.13330.2011, для данных конструкций грунтовых анкеров, работающихпо схеме глубинного заложения в песчаном грунте.73Глава4.Расчетныеисследованиянесущейспособностиразработанной анкерной конструкции с двухрядными плитами спомощью программно-вычислительного комплекса MIDAS GTS NX4.1Расчетные исследования несущей способности разработаннойанкерной конструкции в программно-вычислительном комплексе MidasGTS NX для условий поверхностного заложенияВ целях определения особенностей работы анкерной конструкции сдвухрядными плитами при поверхностном заложении, исследования НДСсистемы «анкер – окружающий массив грунта», было принято решениепроизвести ряд численных экспериментов, путем моделирования даннойсистемы в среде программно-вычислительного комплекса MIDAS GTS NX,основанного на МКЭ.В качестве расчетной была принята схема с глубиной заложенияанкерных конструкций равной 2,0 м в песчаном грунте.
Расчетыпроизводились для анкерной конструкции с двумя анкерными плитами,имеющими приведенный диаметр D = 0,34 м и находящимися на расстоянии1,0 м.Построение геометрической модели производилось путем поэтапногосоздания элементов анкерной конструкции.После построения геометрической модели создавалась конечноэлементная модель (сетка). В основе принципа создания сетки заложенпринцип триангуляции, с помощью которого осуществляется поископтимальных размеров треугольников для построения неструктурированнойсетки.
В зоне контакта анкерной плиты с грунтом производиласьоптимизация сетки, за счет локального измельчения. В данном программновычислительном комплексе сетка конечных элементов, состоящая изнеправильныхавтоматически.треугольных15-узловыхэлементов,генерировалась74В таблице 4.1 приведены физико-механические характеристики грунта.Таблица 4.1 – Характеристика песчаного грунтаХарактеристикаОбозначениеЕд. изм.ПесокТип материала––DrainedУдельный весгрунтаУдельный веснасыщенногогрунтаМодульдеформацииКоэффициентПуассонаɣunsatкН/м316,5ɣsatкН/м317,5EкН/м235000ν–0,33кН/м20°34УдельноеcсцеплениеУгол внутреннего φтренияВ качестве расчетной была выбрана упругопластическая модель грунтаМора – Кулона, которая основывается на законе Гука и условии прочностиКулона. Данная модель определяется следующими расчетными параметрами:- модулем общей деформации E (модуль Юнга), кН/м2;- коэффициентом Пуассона ν;- удельным сцеплением с, кН/м2;- углом внутреннего трения φ,°;- углом дилатансии ψ, определяемым исходя из значений углавнутреннего трения и вида грунта, °.Определяющими уравнениями модели являются:уравнения равновесия:(4.1)(4.2)75геометрические уравнения (соотношения Коши):(4.3)уравнения прочности (закон сдвиговой прочности Кулона Мора):(4.4)физические уравнения:dσij = D·dɛij при f ˂ 0 - упругое напряженное состояние.(4.5)(обобщенный закон Гука).При f = 0 пластическое напряженное состояние:(4.6)В результате численного эксперимента были получены максимальныенормальные напряжения и деформации (выход анкера), а также построенграфик зависимости деформаций (перемещений) от нагрузки (рисунок 4.3).Дляконструкциисдвумяанкернымиплитами,имеющимиприведенный диаметр D = 0,34 м и находящимися на расстоянии 1,0 м,результаты расчета представлены на рисунках 4.1, 4.2.Рисунок 4.1 – Изополя вертикальных перемещений76Рисунок 4.2 – Изополя вертикальных напряжений100Переммещения, мм90100; 78,8807060504080; 30,73060; 15,72010 0; 00020; 2,02040; 6,5406080100120Нагрузка, кНРисунок 4.3 График зависимости перемещений от нагрузкиВ результате анализа графика зависимости деформаций (перемещений)отнагрузки,построенногона основаниивыполненногочисленного77эксперимента в программно-вычислительном комплексе MIDAS GTS NX,сделан вывод о том, что предельная нагрузка, обеспечивающая несущуюспособностьусовершенствованнойанкернойконструкции,составляет80,0кН.В лабораторном эксперименте несущая способность двухряднойанкерной конструкции с площадями анкерных плит А1 = 938,2 см2 составила90,0 кН (рисунок 3.22).
В результате аналитического расчета силапредельного сопротивления основания равна Fu,a = 88,6 кН. На основаниисравнениярезультатовчисленногоэкспериментасрезультатамианалитического расчета и лабораторного эксперимента сделан вывод обудовлетворительной сходимости полученных данных.4.2анкернойРасчетные исследования несущей способности разработаннойконструкциивпрограммно-вычислительномкомплексеMIDAS GTS NX в условиях глубинного заложенияВ целях определения особенностей работы разработанной анкернойконструкциисдвухряднымиплитамиприглубинномзаложении,исследования НДС системы «анкер – окружающий массив грунта», а такжевыявления зависимости между шагом плит и несущей способностью анкера,было принято решение произвести ряд численных экспериментов, путеммоделирования данной системы в среде программно-вычислительногокомплекса MIDAS GTS NX, основанного на МКЭ.В качестве расчетной была принята схема с глубиной заложенияанкерных конструкций равной 10 м в песчаном грунте.
Анкерная тягазадавался диаметром 20 мм. Расчёты производились для следующиханкерных конструкций:1.с одной анкерной плитой, имеющий приведенный диаметрD=0,34м;2.D=0,54м;с одной анкерной плитой, имеющий приведенный диаметр78с двумя анкерными плитами, имеющими приведенный диаметр3.D=0,34 м и находящимися на расстоянии 1,0 мс двумя анкерными плитами, имеющими приведенный диаметр4.D=0,34 м и находящимися на расстоянии 1,5 мс двумя анкерными плитами, имеющими приведенный диаметр5.D=0,34 м и находящимися на расстоянии 2,0 мс двумя анкерными плитами, имеющими приведенный диаметр6.D=0,34 м и находящимися на расстоянии 2,5 мс двумя анкерными плитами, имеющими приведенный диаметр7.D=0,34 м и находящимися на расстоянии 3,0 мРешение поставленных задач осуществлялось в осесимметричнойпостановке.Построение геометрической модели производилось путем поэтапногосоздания элементов анкерной конструкции: анкерной тяги и анкерных плит.Для проведения данных геотехнических расчетов в качестве моделигрунта была выбрана упругопластическая модель Мора – Кулона, основныерасчетные параметры которой приведены выше.Физико-механические характеристики грунта приведены в таблице 4.1.После построения геометрической модели, как и в экспериментах вусловияхповерхностногозаложения,создаваласьконечно-элементнаямодель (сетка).
В зоне контакта анкерной плиты с грунтом производиласьоптимизация сетки, за счет локального измельчения. Сетка конечныхэлементов, состоящая из неправильных треугольных 15-узловых элементов,была сгенерирована автоматически.Во всех расчетных схемах была задана предельная нагрузка 200 кН.Напряженно-деформированноесостояниесистемы«анкер–окружающий массив грунта» было определено в вертикальных напряжениях.В результате расчетов для всех расчетных схем были полученымаксимальные вертикальные напряжения и деформации (выход анкера), атакже построены графики зависимости деформаций (перемещений) от79нагрузки. Виды конечно-элементной сетки и результаты расчетов в видеизополейвертикальныхнапряженийивертикальныхперемещенийпредставлены ниже для трех характерных анкерных конструкций: с однойанкерной плитой, имеющий приведенный диаметр D=0,34 м; с двумяанкерными плитами, имеющими приведенный диаметр D = 0,34 м инаходящимися на расстоянии 3,0 м; с одной анкерной плитой, имеющийприведенный диаметр D=0,54 м.Для конструкции с одной анкерной плитой, имеющей приведенныйдиаметр D=0,34 м, конечно-элементная аппроксимация расчетной области ирезультаты расчета представлены на рисунках 4.4, 4.5, 4.6.Рисунок 4.4 Вид конечно-элементной сетки80Рисунок 4.5 Изополя вертикальных перемещенийРисунок 4.6 Изополя вертикальных напряжений81Дляконструкциисдвумяанкернымиплитами,имеющимиприведенный диаметр D = 0,34 м и находящимися на расстоянии 3,0 м,конечно-элементная аппроксимация расчетной области и результаты расчетапредставлены на рисунках 4.7, 4.8, 4.9.Рисунок 4.7 Вид конечно-элементной сетки82Рисунок 4.8 Изополя вертикальных перемещенийРисунок 4.9 Изополя вертикальных напряжений83Для конструкции с одной анкерной плитой, имеющей приведенныйдиаметр D = 0,54 м, конечно-элементная аппроксимация расчетной области ирезультаты расчета представлены на рисунках 4.10, 4.11, 4.12.Рисунок 4.10 Вид конечно-элементной сетки84Рисунок 4.11 Изополя вертикальных перемещенийРисунок 4.12 Изополя вертикальных напряжений85Рисунок 4.13 – Графики зависимости деформаций (перемещений) от нагрузкиНа рисунке 4.13 изображены полученные при расчете численныхэкспериментов в программно-вычислительном комплексе MIDAS GTS NX,основанном на МКЭ, графики зависимости деформаций (перемещений) отнагрузки, характеризующие работу анкерных конструкций, для всехрасчетных схем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
