аналитическая (инженерная) методика расчёта двухслойных железобетонных конструкций на все виды усилий, с продольными строительными швами;

конкретизация методики расчёта «нагельной» способности продольной арматуры на воздействие поперечной силы;

методика оценки ресурса железобетонной конструкции.

Практическое значение работы:

разработка инженерной методики расчёта НДС массивных сборно-монолитных и монолитных железобетонных конструкций ГТС с учётом строительных швов;

разработка рекомендаций по применению численных методов расчёта конструкций ГТС с блочными швами с целью проверки продольного и поперечного армирования с учётом прогрессирующего трещинообразования до стадии разрушения;

корректировка эпюры противодавления воды в трещинах, принимаемой по СНиП 2.06.08-87, с учётом высоты сжатой зоны, определяемой из условия раздельной работы слоёв железобетонной конструкции;

проверка прочности перекрытий блоков Курской и Смоленской АЭС на физических моделях, а также расчётными (численным и аналитическим)

обоснование схемы усиления, на моделях с учётом циклических температурных воздействий. Результаты работы направлены в ФГУП институт «Атомэнергопроект», и внедрены в проект усиления перекрытий;

предложен практический метод определения ресурса железобетонных конструкций.

Внедрение.. Результаты диссертационной работы внедрены в проект усиления 8ми перекрытий боксов барабанов-сепараторов пара на Курской и Смоленской

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались на:

XXIII Международной молодёжной научно-технической конференции «Гидроэнергетика в XXI веке (Москва, 6-10 сентября 2004 года);

научно-технической конференции «ГИДРОЭНЕРГЕТИКА. Новые разработки и технологии» (Санкт-Петербург, 7-9 декабря 2005 года);

научно-технической конференции «Новые конструктивные решения пространственных покрытий и перекрытий зданий и сооружений» (Москва, 20 декабря 2005 года);

II научно-технической конференции «ГИДРОЭНЕРГЕТИКА. Новые разработки и технологии» (Санкт-Петербург, 4-6 октября 2006 года).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 5 статей. Автор принял участие в разработке нормативного документа РД ЭО 0624-2005 «Мониторинг строительных конструкций АЭС»

На защиту выносятся:

данные натурных наблюдений;

методика и результаты экспериментальных исследований конструкций с продольными швами на физических моделях перекрытия;

инженерная методика расчёта НДС железобетонных конструкций с продольными

результаты численных исследований НДС железобетонных конструкций с продольными швами с прогрессирующим трещинообразованием;

результаты проверки разработанного инженерного метода на основе сопоставления результатов расчетов с результатами экспериментальных исследований, а также с результатами расчетов, полученных на основе численного анализа методом конечных элементов.

Структура и объём диссертации.

Диссертация состоит из введения, 5ти глав, заключения содержащего основные выводы, списка литературы из 105 наименований и приложения. Полный объём диссертации 200 стр., включая 100 стр. текста, 11 таблиц и 87 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и практическая значимость диссертационной работы

Первая глава посвящена анализу результатов технических обследований массивных железобетонных конструкций гидротехнических и энергетических сооружений, а также особенностям методов их расчёта.

Анализ характера трещинообразования и разрушения стенок шлюзов канала им. Москвы, устоя водосброса Хантайской ГЭС, подпорной стенки Загорской ГАЭС, разделяющего устоя Широковской ГЭС, бычков и фундаментных плит насосных станций каналов Иртыш-Караганда и канала Днепр-Кривой Рог, фундаментной плиты Кислогубской ПЭС (в строительный период), боксов Курской и Смоленской АЭС, указывают на значительные отличия в сопротивлении массивного железобетона, в первую очередь гидротехнических сооружений, от железобетона промышленных и гражданских сооружений. Это происходит из-за интенсивного раскрытия строительных (блочных) швов, которому способствует сложный спектр нагрузок и, как следствие, возникновение неблагоприятного напряжённого состояния.

К конструктивным особенностям гидротехнического железобетона также можно отнести низкие проценты армирования, высокие сечения, большие диаметры арматуры. Отмеченные особенности приводят к образованию значительного шага трещин, к незначительной высоте сжатой зоны в железобетонных конструкциях и, следовательно, к изменению вторичного поля напряжений, и, как следствие, возникновению значительных растягивающих напряжений поперечных продольной оси конструкции. На эти особенности при исследовании НДС блоков, отделённых трещинами, впервые обратили внимание И. Б. Соколов и П. И. Васильев. Значительные работы в этом направлении были выполнены в НИСе «Гидропроекта» А. П. Кириловым, В. Б. Николаевым, О. Д. Рубиным и продолжены в направлении совершенствования метода определения вторичных полей напряжений С. Е. Лисичкиным. В направлении совершенствования методов расчёта с использованием блочной модели следует указать теоретические работы В. В. Белова и Е. Н. Пересыпкина, значительно расширившие представление о сопротивлении массивных железобетонных конструкций действию механических усилий. Для решения задач использовался метод линий влияния для перемещений контурных точек под действием единичных сосредоточенных сил, разработанный Л. П. Трапезниковым и В. И. Пащенко. В приведённых выше методиках развитие трещин и определение прочности предлагалось производить с позиций феноменологических теорий прочности бетона. В. Г. Орехов и М. Г. Зерцалов в рамках линейной механики разрушения предложили и провели успешную апробацию расчётной модели с тонкой эллиптической трещиной. Апробация развития (нагрузка страгивания и угол наклона) наклонных трещин проводилась на железобетонных моделях подпорных стенок, испытанных В. Б. Николаевым и О. Д. Рубиным.

Массивный железобетон следует разделить как на массивные железобетонные конструкции, так и на массивы, в которых геометрия соразмерна.

В направлении расчёта массивов значительные работы были проведены Н. И. Карпенко, который предложил рассматривать равновесие выделенного октайдэра, одна из поверхностей которого совпадает с плоскостью действия главных напряжений, ориентируемых тремя направляющими косинусами. При этом он использовал предложенную им ранее деформационную теорию железобетона.

В диссертации отмечается, что натурные и лабораторные исследования показывают: очаги образования трещин и создание неблагоприятного поля напряжений, связанного с переносом касательных напряжений в незначительную по сравнению с высотой сечения сжатую зону, прежде всего, возникает в блочных швах.

На основании анализа литературных источников отмечается, что изучению влияния швов бетонирования, расположенных нормально к продольной оси изгибаемых элементов, на работу конструкций посвящено значительное количество теоретических и экспериментальных исследований. Работа массивных железобетонных конструкций гидротехнических сооружений с продольными швами, плоскость которых расположена нормально к плоскостям изгиба, изучена недостаточно. Имеющиеся исследования таких конструкций проводились в двух направлениях. Первое направление – влияние строительных швов на несущую способность конструкции в зоне действия поперечных сил с учётом первичных наклонных трещин, простирающихся по строительным швам. В этом направлении необходимо отметить работы А. С. Залесова и С. Е. Лисичкина. Эти исследования проводились с позиции разработанного ранее метода вторичных полей напряжений. Вторым направлением в исследовании конструкций с продольным швом, являлось определение влияния гидростатического давления свежеуложенного бетона 2го слоя на напряжённое состояние 1го яруса бетонирования. Здесь необходимо назвать работы А. П. Кириллова, О. Б. Ляпина, Т. В. Черняк. Последние десятилетия параллельно с совершенствованием аналитических методик расчёта железобетонных конструкций, развиваются численные методы, которые получают всё большее и большее применение благодаря развитию вычислительной техники. Численные решения позволяют, минуя определение усилий, определить напряжённое состояние арматуры и бетона и проверить правильность подбора арматуры. В этом направлении значительные достижения с доведением до получения практических результатов были получены В. П. Устиновым, В. И. Кудашевым, В. П. Агаповым, В. А. Савостьяновым, а также А. В. Нефёдовым, С. Е. Лисичкиным и др.

Проведённый анализ литературных источников по исследованию двухслойных железобетонных конструкций показал:

?, пользуясь которыми можно рассчитывать сооружения по всем группам предельных состояний и определять армирование;

отсутствие методик физического моделирования двухслойных железобетонных конструкций;

отсутствие методик математического моделирования двухслойных железобетонных конструкций, в которых прочность шва-контакта ниже прочности слоёв и с аппроксимацией, как продольной, так и поперечной арматурой;

По результатам обзорного анализа сформулированы цели и задачи диссертационной работы.

Глава вторая посвящена разработке методики проведения экспериментальных исследований железобетонных конструкций с продольными швами. Конкретизированы критерии подобия при моделировании железобетонных конструкций при действии статических и температурных нагрузок, в том числе в стадии трещинообразования. Разработаны армокаркасы, моделирующие все виды арматуры: рабочую продольную и поперечную, распределительную и конструктивную. Выполнены исследования по подбору состава бетона и технологии его укладки в модели, отвечающие заданным требованиям. Представлена классификация изготовленных физических моделей (таблица 1).