Delist.ru

Прочность железобетонных сборно-монолитных и монолитных конструкций гидротехнических сооружений с учетом строительных швов (16.10.2007)

Автор: Николаев Дмитрий Валерьевич

Дмитрий Валерьевич

ПРОЧНОСТЬ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СБОРНО-МОНОЛИТНЫХ И МОНОЛИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ С УЧЁТОМ СТРОИТЕЛЬНЫХ ШВОВ

Специальность 05.23.07 – Гидротехническое строительство

Автореферат диссертации на соискание учёной степени

кандидата технических наук

Москва – 2007

Работа выполнена в открытом акционерном обществе «Научно-исследовательском институте энергетических сооружений»

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Зерцалов Михаил Григорьевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Савостьянов Вадим Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Зимнюков Владимир Анатольевич

Ведущая организация Филиал ОАО «Инженерный центр ЕЭС» -

«Институт Гидропроект»

Защита состоится «___»___________ 2007 года в ___ часов ___ минут на заседании диссертационного совета Д 212.138.03 при ГОУ ВПО Московском государственном строительном университете по адресу 107066, Москва, ул. Спартаковская, д. 2/1, ауд. ____

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО Московского государственного строительного университета

Автореферат разослан «____» __________ 2007 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета Г. В. Орехов

Актуальность. Натурными исследованиями и мониторингом за состоянием эксплуатируемых железобетонных конструкций гидротехнических и энергетических сооружений, установлено, что сложный спектр воздействий, включая многократно повторяющиеся температурные и статические воздействия, может привести к нарушению сцепления между блоками бетонирования, а также в местах контакта сборного и монолитного бетона. В результате происходит раскрытие швов и негативное изменение напряжённо-деформированного состояния всей конструкции, а именно увеличение напряжений в арматуре и сжатом бетоне, и, как следствие, снижение несущей способности и увеличение деформативности всей конструкции.

Влияние швов бетонирования, расположенных нормально к продольной оси изгибаемых элементов, на работу конструкции изучено достаточно подробно, разработаны методы расчёта по их учёту, составлены соответствующие нормативные документы. К конструкциям с подобными швами относятся подпорные и шлюзовые стенки, элементы зданий ГЭС и насосных станций, и др. сооружения.

Физические, численные и аналитические исследования по учёту влияния строительных швов, параллельных продольной оси и перпендикулярных к плоскости изгиба, на работу конструкций комплексно не производились. К сооружениям, с продольными швами могут относиться: перекрытия зданий ГЭС, водоприёмники, перекрытия отсасывающих труб, фундаментные плиты, понуры, а также конструкции, возведённые в несъёмной опалубке: подпорные и шлюзовые стенки, перекрытия и стены боксов атомных электрических станций (АЭС).

Как правило, контактные поверхности слоёв бетона находятся внутри сечений железобетонных элементов, поэтому часто при визуальном обследовании конструкций не удаётся выявить их предаварийное состояние (рис 1 б). Отсутствие визуального доступа к местам предполагаемого разрушения на гидротехническом или энергетическом объекте может привести к внезапной аварии. Проблема скрытых дефектов особенно актуальна в настоящее время, так как первоочередное значение приобретает проблема повышения надёжности и безопасности гидротехнических сооружений (ГТС) в рамках реализации Закона РФ «О безопасности гидротехнических сооружений», требующего безаварийной эксплуатации ГТС. Такой подход коренным образом отличается от подходов и тенденций предыдущего периода, направленных на экономию строительных материалов.

Нарушение контактов в швах и снижение длительной прочности бетона происходит в течении длительного времени, годами. В настоящее время достаточная надёжность железобетонных конструкций ГТС объясняется значительными коэффициентами запаса, заложенными при их проектировании по нормам допускаемых напряжений и разрушающих нагрузок. Меньшие запасы имеют железобетонные конструкции сконструированные по нормам предельных состояний. Наглядной иллюстрацией явилось проведение дорогостоящих, трудоёмких ремонтных работ по усилению 8ми массивных перекрытий 4х блоков АЭС.

Целью работы является разработка методики инженерного расчёта, совершенствование методов физического и математического (численного) моделирования напряжённо-деформированного состояния (НДС) и прочности массивных сборно-монолитных и монолитных железобетонных конструкций ГТС с учётом продольных строительных швов.

Задачи исследования:

анализ современных методов расчёта массивных железобетонных конструкций с учётом блочного возведения;

совершенствование методов физического моделирования двухслойных статически неопределимых балочных конструкций при комплексных статических и температурных воздействиях;

разработка рекомендаций по применению численной методики расчёта железобетонных конструкций с прогрессирующим трещинообразованием с аппроксимацией поперечного и многоярусного продольного армирования, а так же моделированием строительных швов;

разработка аналитического (инженерного) метода расчёта рассматриваемых конструкций на все виды усилий с применением аппаратов сопротивления материалов, механики стержневых систем и правил расчёта железобетонных конструкций;

конкретизация методики расчёта «нагельной» способности арматуры на базе теории деформирования железобетона с трещинами;

разработка методики определения ресурса железобетонной конструкции;

комплексный анализ результатов модельных испытаний, а также численных и аналитических расчётов.

Достоверность научных положений и выводов обеспечивается хорошим соответствием инженерных расчётов с результатами численного анализа и экспериментальными данными.

Научную новизну работы составляют:

методика физического моделирования двухслойных балочных конструкций на сложное сочетание циклических статических и температурных воздействий;

определённые экспериментально нетипичные схемы трещинообразования и форма разрушения, отличающиеся от обычного представления, характерного для цельномонолитных конструкций;

рекомендации по математическому моделированию железобетонных конструкций методом конечных элементов (МКЭ) с применением нелинейных моделей материалов с блочными швами и с аппроксимацией продольной и поперечной

результаты модельных испытаний, численных и аналитических расчётов с проведением комплексного сравнительного анализа;

загрузка...