Delist.ru

Напряженно-деформированное состояние каменно-земляных плотин при сейсмических воздействиях (14.12.2010)

Автор: Нгуен Фыонг Лам

В работе показаны величины остаточных перемещений и коэффициентов надежности (Кн) в теле плотины Яли после землетрясения (Рис 12, 13).

Остаточные вертикальные динамические перемещения плотины Яли после землетрясения (м).

Распределение коэффициентов надежности (Кн) в теле плотины Яли после землетрясения.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

При решении задачи сейсмостойкого строительства возникает достаточно много проблем, и прежде всего – с заданием исходной информации для расчетов: выбор расчетной акселерограммы, выбор угла подхода сейсмической волны к сооружению, выбор динамических характеристик материалов тела плотины и т.д. Для решения этих проблем, вводятся допущения. Тип допущений существенно влияет на работу плотины. Задачей данной диссертации являлось максимальное снижение числа вводимых в расчеты допущений и выявление их роли в оценке работы плотины.

Учет пространственности в работе плотины выявил увеличение плотности распределения периодов собственных колебаний плотины, что повлекло за собой требование к увеличению числа учитываемых в расчетах форм колебаний. В данной работе число учитываемых форм было доведено до 25. Основной тон колебаний в пространственной задаче чуть ниже основного тона колебаний в плоской задаче. Расчеты показали, что необходимое число учитываемых в расчетах форм собственных колебаний для каждого сооружения должно определяться индивидуально, но для каменно-земляных плотин полученное число – 25 форм дает достаточно точное решение.

Сейсмическое воздействие вызывает рост порового давления в ядре и верховой упорной призме плотины. Часто предполагают, что в силу кратковременности сейсмического воздействия и высокой проницаемости призмы рост порового давления незначителен, его рассеивание протекает быстро, и учет порового давления необязателен. Между тем, выполненные расчеты по изменению порового давления в ядре плотины при 9-балльном землетрясении дали его увеличение по сравнению со статическим значением на 40%, а время его полу-рассеивания (уменьшение на 50%) составляет почти 100 суток. Далее процесс рассеивания протекает значительно медленнее.

Поровое давление, возникающее в верховой упорной призме с Кфх= 1*10-2 см/с и принятой анизотропией грунта, которая соответствует действительности (коэффициент фильтрации в вертикальном направлении в 5-10 раз ниже, чем в горизонтальном), существенно, и его рассеивание на 50% от максимальной величины происходит за первые 3 дня после землетрясения, а близкое к полному рассеиванию длится около 10 дней. Следует отметить, что рассматриваемый материал верховой призмы соответствует гравийно-галечниковому грунту. Следовательно, в призме должна быть пригрузка из материала, выполняющего роль дренажа, например из горной массы с Кфх= 1*10-1 см/с, которая к тому же повышает устойчивость призмы за счет более высокого угла внутреннего трения. Возможно также устройство внутреннего дренажа в теле верховой призмы. В роли дренажа можно также рассматривать второй или третий слой переходной зоны с напорной стороны ядра, который будет соединяться с внутренним дренажем призмы и через него - с пригрузкой верхового откоса.

Для высоких грунтовых плотин и плотин, расположенных в широких створах, учет эффекта «бегущей волны» является необходимым условием. Большая протяженность сооружений вдоль русла и вдоль створа обуславливают существенное различие в ускорениях узлов основания при пробегании по нему сейсмической волны. Следовательно, в один и тот же момент времени в узлах основания могут появляться ускорения не только различные, но и разного знака. Этот эффект, названный эффектом «бегущей волны» усложняет расчетную модель, но дает ощутимые «положительные» результаты. В сравнении с моделью колебания сооружения на виброплатформе, учет «бегущей волны» рассредоточивает максимальные ускорения в узлах на разные моменты времени, что уменьшает вероятность вхождения больших масс плотины одновременно в резонанс. Расчеты показали, что резонансные явления возникают не во всей конструкции, а в отдельных сравнительно небольших локальных областях плотины.

При решении пространственной задачи необходим учет угла подхода плоской сейсмической волны к сооружению. Иногда этот угол удается установить по определенным возможным очагам землетрясений в окрестностях створа. В противном случае требуется выбрать такой угол подхода сейсмической волны, который вызовет наихудший для сооружения отклик. Основными критериями оценки надежности и безопасности конструкции являются величины остаточных смещений в плотине после прохождения сейсмической волны, что соответствует условию второго предельного состояния.

Решение задачи о НДС плотины Яли на статические и сейсмические воздействия при возможном землетрясении 9 баллов показало, что проект выполнен хорошо, осадки и смещения в плотине после землетрясения измеряются сантиметрами, что вполне допустимо, а разработанный метод расчета дал большую и ценную дополнительную информацию о работе грунтовых плотин при землетрясениях.

Основные положения диссертации опубликованы

в следующих работах автора:

1. Бестужева А.С., Нгуен Фыонг Лам. Динамический и спектральный методы определения сейсмической нагрузки, действующей на сооружение при землетрясении. // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ» №1/2010. – С. 155-168.

2. Рассказов Л. Н., Бестужева А.С., Нгуен Фыонг Лам. Учет «бегущей волны» в пространственных задачах сейсмоустойчивости грунтовых плотин. // Ежемесячный научно-технический журнал «Гидротехническое строительство» № 11/2010 – С. 47-53.

3. Рассказов Л. Н., Бестужева А.С., Нгуен Фыонг Лам. Поровое давление в грунтовых плотинах при сейсмических воздействиях. // Ежемесячный научно-технический журнал «Гидротехническое строительство» № 11/2010 –

загрузка...