Диссертация (1151675), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Количество элементов и узлов составило, соответственно, 438907 и 542901. Магистральный канал был представлен какобъект простой геометрической формы, кодирование исходной информации осуществлялось в терминах метода приращений с учётом представления в видефрагментов Размеры элементов моделируемой железобетонной облицовки приняты равными 2980x1980x70, масса 1000,04 кг, что соответствует маркировке железобетонных плит ПК 30-20 [29].При проектировании твердотельной модели в виде железобетонной облицовки магистрального канала без неисправностей преследовалась цель установления идентичности реальному сооружению. Местоположение и характерныепараметры неисправностей напряжённо-деформированного состояния железобетонной облицовки магистрального канала принимались в соответствии сданными, полученными автором в ходе натурных обследований [171, 297].0000000000000-19,560000000000000000000000000000000000000000-0,25-0,2700-0,45000-0,23-40,17000-45,6-19,7100-31,05-52,5100-62,1300-41,27-23,500-29,2400-19,060000Рисунок 4.3 – Эпюра абсолютных перемещений облицовки магистральногоканала вследствие образования разуплотнения подстилающего грунта177Очевидно, что наиболее опасными являются просадка и потеря устойчивости железобетонной облицовки из-за разуплотнения грунта и образовании пустотот фильтрации воды, следствием чего являются разрушение и сползание облицовки с откоса канала.
Численные решения в виде эпюр напряжений и перемещенийэлементов сооружения при дефектах подстилающего грунта представлены на рисунках 4.3 – 4.4.036,330600,41-7,311276,411326,10237,440000000-24,8200-190,56234,62-229,350330,7183,83-711,43000-773,06590,04-22,280211,99-62,61-15,11-24,92300,55-133,14567,960-97,57-35,60-68,65316,21236,4372,31114,70-6,28150,70-98,86-34,890176,6439,560-16,67000000000000Рисунок 4.4 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по горизонтальной осиПолучение этого результата предварялось численными экспериментами пооценке напряжённо-деформированного состояния облицовки от разуплотнениягрунтового основания дифференцированно для просадки и перемещения [56].На рисунках 4.3 – 4.5 показаны эпюры интенсивности напряжений и суммарных перемещений, как видно из рисунков, наиболее нагруженной является зона под грунтовым основанием железобетонной облицовкой, вследствие чего нижняя часть облицовки испытывает закритические напряжения, и начинается процесс смещения облицовки в канал.1780-35,760211,5-9,81195,98277,84259,28-41,180139,09317,553,79000-780,85583,8844,980495,43118,6200-2123,390000-73,2600403,711196,23-1114,110272,84496,64-2224,9600-242,4247,460399,261304,25-83,81-275,81129,030137,4860,670-194,3544,530-3,89266,860-42,25000000000000Рисунок 4.5 – Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по вертикальной осиДалее выполнялись численные решения имитации перемещения железобетонной облицовки магистрального канала из-за разуплотнений грунтового основания от фильтрации [59].Итоги численных решений в виде эпюр интенсивности напряжений по горизонтали и вертикали и суммарных перемещений приведены на рисунках 4.6 –4.8.
При выполнении этапов имитации перемещения железобетонной облицовкиотмечается утрата статичности элементов, стоящих ниже по ряду от эпицентранеисправности, что приводит их к перемещению в канал (рисунок 4.7), а такженаблюдается горизонтальные перемещения элементов, расположенных в том жеряду, где находится неисправность (рисунок 4.8). Вследствие этого выполняетсяутрата устойчивости элементов и их смещение относительно грунтового основания и/или сползание как вокруг горизонтальной, так и вертикальной осей.179000-77,570-296,32-486,89-77,330-36,56000000000000000000000000000000000000-0,35-0,4100-0,61-53,5500000000-0,27-113,21000-118,13-134,5400-63,05-255,0700-260,13-212,640-142,12-374,5300-378,48-292,440-217,83-483,740-36,78000Рисунок 4.6 − Эпюра абсолютных перемещений облицовки магистральногоканала вследствие её смещения0209,20173,781224,03-458,55-619,97-458,550-2329,32-3353,57173,78209,21224,030002355,03000027,5200158,34678,81-1454,8401195,2485,95-1876,92000-1454,84-890,642988,7402988,740-124,17176,520802,64831,562355,03-548,31169,780158,34678,810-124,17176,5201195,2485,95027,52000000000000Рисунок 4.7 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по горизонтальной оси1800-216,350-225,21-1086,26510,56679,062146,12510,563042,79-225,21-216,3501122,68-2818,76-1086,260-2818,760000-2222,7501461,71000015,1600156,14-360,071461,710-1539,97-419,491908,4100272,97-74,650-269,85-254,04-2222,75717,34-62,060156,14-360,070272,97-74,650-1539,97-419,49015,16000000000000Рисунок 4.8 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по вертикальной осиВ завершение моделировалась ситуация с наличием двух и более неисправностей, в виде просадки и потери устойчивости облицовки, как на дне канала,так и на его откосах из-за разуплотнений грунта основания.Результаты численных расчётов моделирования просадки и потери устойчивости облицовки на откосах канала в виде эпюр напряжений по горизонтальнойи вертикальной осям и перемещений представлены на рисунках 4.9 – 4.11.
Привыполнении моделирования просадки и потери устойчивости облицовки установлено, что потеря устойчивости опирания элементов происходит непосредственнов местах неисправности, в дальнейшем приводит к смещению и потере несущейспособности и, как следствие, перемещение на дно канала (рисунок 4.11). Этоприводит к потери устойчивости элементов и их смещению относительно грунтового основания.18100000000000000-6,7200000000000000000000000000000000-0,21-0,2200-0,3800000000-0,16-21,63000-24,19000-7,44-19,1100-28,260000000-11,3800000000Рисунок 4.9 – Эпюра абсолютных перемещений вследствие просадки и потери устойчивости облицовки на откосе магистрального канала из-за образованияпустот от фильтрации018,50-23,636,7920,45-560,36-701,857,2010,290219,67-187,31-125,970-473,0200-353,75656,32-50,2200425,2600000-234,89-41,821105,6821,890055,0-122,93-28,330098,4936,80411,18-248,52-180,96-89,15-115,090-224,84-48,950100,436,00-151,8-2,02011,64000000000000Рисунок 4.10 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по горизонтальной оси1820-80,280269,022,18-132,49-169,57420,29-17,310-2,710-106,14350,470,180356,65-342,08-20,5000-159,990-1299,240000-52,20063,41741,74-1086,310-88,45189,16-2223,7400-220,6645,240239,461008,82-36,33-264,64124,50225,31406,830-162,9941,69099,43-25,310-15,9000000000000Рисунок 4.11 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки магистральногоканала по вертикальной осиИтоги численных решений моделирования просадки и потери устойчивости облицовки на дне канала в виде эпюр напряжений по горизонтальной и вертикальной осям и перемещений показаны на рисунках 4.12 – 4.14.
Выявлено, чтопотеря устойчивости элементов происходит в местах образования неисправностей, с её нарастанием в области центральной оси канала (рисунок 4.13). Вертикальные напряжения в элементах дна облицовки увеличивают напряжения в области оси канала, а горизонтальные напряжения проявляются в элементах, позицированных перпендикулярно оси канала. В дальнейшем, с увеличением интенсивности негативных воздействий и соответствующем росте напряжений элементы дна облицовки утрачивают устойчивость и происходит их перемещение относительно грунтового основания как по горизонтали, так и вертикали [31].183000000000000000-0,42000000000000000000000-0,03000-0,09000-0,1900-0,0400000000000000000000000000000000000000000Рисунок 4.12 – Эпюра абсолютных перемещений от просадки и потериустойчивости облицовки на дне магистрального канала как вследствиеобразования пустот из-за фильтрации012,32017,73-4,943,47-0,7905,46000000043,3300110,89197,74-39,92014,3858,63-25,44000-46,9366,04-4,870-24,6216,4517,1112,346,659,682,850259,35233,230270,11-568,02-31,74-707,32-1,114,29176,6-48,650-235,7392,084,217,09249,460153,19000000000000Рисунок 4.13 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки на днемагистрального канала по горизонтальной оси1840-0,8806,94-14,34-0,141,0812,26015,05-14,36000-64,7374,646,130062,720,56-0,6913,670-202,18000018,8100549,87-332,83-219,98073,25-36,03-282,9500-298,97405,6601328,41-331,87-73,48-1289,87777,8421,25921,3796,630-865,53437,4721,2372,449,90-0,32000000000000Рисунок 4.14 − Эпюра интенсивности напряжений облицовки на днемагистрального канала по вертикальной осиТаким образом, в результате проведённых численных расчётов были установлены зоны образования неисправностей под железобетонной облицовкой магистрального канала.
Проведено моделирование различных сочетаний неисправностей в виде пустот и разуплотнений грунтового основания с размерами от 500мм до 2000 мм в диаметре. Установлен порог интенсивной опасности пустот и разуплотнений грунтового основания под железобетонной облицовкой, начиная сдиаметра 1200 мм [44].Рассчитывались максимально допустимые геометрические размеры дефектов, отмечающихся на сооружениях, рассматривались ситуации с наличием двухи более неисправностей на сооружении.
По результатам расчётов формировалисьэпюры напряжений и перемещений элементов сооружения, на основании которыхстроились графики и определялись регрессионные зависимости для расчёта напряжений конструкций сооружений.На моделях крупных магистральных и межхозяйственных каналов имитировались ситуации различной работоспособности, как нового сооружения, так и185длительно эксплуатируемого при наличии различных неисправностей и их сочетаний (образование трещин, разрушение зоны опирания облицовки, просадкагрунтового основания и т. д.). Определялись предельно допустимые геометрические размеры неисправностей, не снижающие работоспособность сооружения,критерием которой принималось значение напряжения не превышающее критического.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
