Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Строительная механика

Диссертационная работа:

Косенко Михаил Васильевич. Нелинейный деформационный расчет прочности и живучести применяемых в мостостроении железобетонных плитно-балочных систем с дефектами и повреждениями : дис. ... канд. техн. наук : 05.23.17 Воронеж, 2006 142 с. РГБ ОД, 61:07-5/1761

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

1 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ОБЗОР ИССЛЕДОВАНИЙ ПО
РАССМАТРИВАЕМОЙ ПРОБЛЕМЕ 11

  1. Постановка задачи исследования 11

  2. Обзор исследований по рассматриваемой проблеме 13

  1. Развитие деформационной теории изгибаемых конструкций из железобетона 13

  2. Современные методы деформационного расчета железобетонных конструкций 19

  3. Приближенные методы пространственного расчета плитно-балочных систем 26

  4. Современные методы пространственного расчета плитно-балочных систем 29

1.3 Выводы 33

2 РАСЧЕТ ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ ПЛИТНО-
БАЛОЧНОЙ КОНСТРУКЦИИ В ДЕТЕРМИНИРОВАННОЙ ПОСТАНОВКЕ

  1. Основные расчетные положения 35

  2. Алгоритм деформационного расчета прочности 37

  3. Программная реализация расчетного алгоритма 40

  4. Современные аналитические описания диаграмм деформирования бетона и арматуры 42

  1. Диаграммы деформирования бетона 42

  2. Диаграммы деформирования арматуры 48

2.5 Апробация вычислительных программ 50

  1. Общие положения 51

  2. Анализ расчетных зависимостей коэффициента ослабления при изменении нагрузки 53

  3. Исследование сходимости итерационного алгоритма 59

2.5.4 Оценка точности расчетов по разработанной программе 62

2.6 Примеры расчетов прочности по разработанным алгоритму и
программе 66

  1. Оценка прочности дефектного пролетного строения 66

  2. Оценка грузоподъемности дефектного пролетного строения...69

2.7 Выводы 70

3 ВЕРОЯТНОСТНАЯ ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ НОРМАЛЬНЫХ СЕЧЕНИЙ
ПЛИТНО-БАЛОЧНОЙ СИСТЕМЫ 72

  1. Исходные расчетные положения 72

  2. Алгоритм расчета вероятности нормативного отказа 82

  3. Описание программного комплекса для вероятностных расчетов..83

  4. Апробация работоспособности программного комплекса вероятностных расчетов 86

  1. Цели апробации 86

  2. Способы улучшения работы программного комплекса 88

  3. Пример расчета вероятности отказа дефектного моста 90

  4. Пример расчета вероятности безаварийного проезда сверхнормативной нагрузки 98

3.5 Выводы 103

4 РАСЧЕТНЫЕ АЛГОРИТМЫ ОЦЕНКИ ЖИВУЧЕСТИ ПЛИТНО-
БАЛОЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ПРИ СТАТИЧЕСКИХ НАГРУЖЕНИЯХ.. 104

  1. Основные расчетные положения 104

  2. Детерминированный алгоритм проверки живучести 107

  3. Программная реализация и апробация детерминированного расчетного алгоритма 111

  1. Описание вычислительной программы 111

  2. Примеры использования программы для инженерной практики.

  1. Вероятностный алгоритм оценки живучести 116

  2. Программная реализация и апробация вероятностного алгоритма

  1. Описание вычислительной программы 117

  2. Использование программы для инженерной практики 118

4.6 Выводы 124

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ 125

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 127

ПРИЛОЖЕНИЕ Акты внедрения 140

Введение к работе:

Актуальность темы. Значительная часть эксплуатируемых в настоящее время автодорожных мостов и путепроводов с пролетными строениями из железобетонных балок была построена более 30 лет назад Многие сооружения морально устарели, так как были запроектированы по действующим тогда нормативным документам, которые предусматривали отличающиеся от регламентируемых в настоящее время временных нагрузок

За прошедшие с момента строительства и, особенно, за последние годы произошел резкий рост автомобильных перевозок Современное автомобильное движение отличается увеличенной интенсивностью, значительным количеством тяжеловесных автопоездов с полной массой около 60 т и появлением специальных автопоездов для перевозки крупногабаритных и особо тяжелых грузов массой свыше 100 т

При длительной эксплуатации в несущих конструкциях мостовых сооружений развиваются различные дефекты и повреждения, обусловленные неблагоприятными атмосферными воздействиями, механическими повреждениями, воздействием сверхпроектных постоянных и временных нагрузок и тд Наибольшему износу подвергаются пролетные строения, так как они представляют собой существенно нагруженные тонкостенные плитно-балочные системы Весьма важной в настоящее время является проблема обеспечения безопасной эксплуатации мостовых сооружений с имеющимися дефектными несущими конструкциями в условиях интенсивного режима эксплуатации

В аналогичных условиях находятся железобетонные балочные конструкции транспортных эстакад различного назначения, которые эксплуатируются длительное время на технологических маршрутах многих промышленных предприятий

Применяемые в инженерной практике проектных мостовых организаций нашей страны вычислительные комплексы и программы SCAD, LIRA, Mik-rofeStark, ProfetStark и др не приспособлены для прочностных расчетов в нелинейной постановке с учетом локальных ослаблений и повреждений при проектировании ремонта и реконструкции железобетонных пролетных строений

Поэтому актуальной является задача создания уточненного нелинейного деформационного расчета плитно-балочных пролетных строений, позволяющего при заданном поле повреждений вскрыть имеющиеся резервы прочности за счет учета полных диаграмм деформирования материалов Это часто является необходимым при обосновании проведения работ по ремонту или реконструкции с целью их усиления

В потребительские свойства эксплуатируемых мостовых сооружений обычно относят характеристики, описывающие живучесть конструкции или моста в целом сейсмостойкость, сопротивление воздействию водных потоков, ледоходов и других природных явлений, огнестойкость, неразрушаемость це-

лой части при повреждении отдельных элементов Методы расчета первых трех перечисленных выше характеристик живучести хорошо разработаны и используются в настоящее время при проектировании транспортных сооружений Теория расчетной оценки живучести конструкции с повреждениями в настоящее время находится в начальной стадии, так как при этом требуется учет возникающих нелинейных деформаций и перераспределения усилий в ситуациях загружения, близких к предельным состояниям

Самостоятельного решения требует проблема оценки живучести железобетонных пролетных строений с сильно поврежденными или разрушенными отдельными элементами при пропуске по автодороге специальных большегрузных автопоездов При этом приходится решать задачу выбора наиболее безопасной для проезда полосы движения или расположения транспортного средства по ширине пролетного строения Анализ достигнутого при воздействии нагрузки уровня усилий и деформаций в конструкции позволяет обосновать необходимость проведения работ по ремонту или реконструкции с целью их усиления

В настоящей работе описываются предложенные и реализованные в вычислительных конечно-элементных программах методики и алгоритмы нелинейного деформационного расчета прочности дефектного железобетонного пролетного строения с разрезной статической схемой в детерминированной и вероятностной постановках Программы были апробированы на реальных объектах и могут эффективно использоваться в случае общего снижения жесткости отдельных балок, ослабления бетона и рабочей арматуры нижних поясов балок на отдельных участках, образования локальных трещин нижних поясов балок в поперечных сечениях и частичного или полного разрушения стыков балок по полкам и диафрагмам и т п

Цель диссертационной работы: разработка в детерминированной и вероятностной постановках методик, соответствующих вычислительных алгоритмов и апробированных программных комплексов для достоверной расчетной оценки прочности и живучести железобетонной плитно-балочной конструкции пролетного строения моста или транспортной эстакады с дефектами и повреждениями

Научная новизна работы состоит в следующем

разработана методика и алгоритм деформационного пространственного статического расчета пролетного строения для заданного набора дефектов, изменения в процессе загружения изгибных жесткостей отдельных балок и перераспределения усилий между ними,

разработана методика и алгоритм деформационного пространственного статического расчета пролетного строения в вероятностной постановке с учетом разброса прочностных характеристик материалов и параметров постоянных и временных нагрузок,

разработаны методики и алгоритмы расчетной оценки живучести в де-

терминированной и вероятностной постановках дефектного железобетонного пролетного строения моста или транспортной эстакады при пропуске заданного автотранспортного средства,

- произведены деформационные расчеты прочности и живучести про
летных строений мостов с помощью детерминированного и вероятностного
подходов

Основными задачами диссертационной работы являются

разработка алгоритмов деформационного пространственного расчета прочности и живучести железобетонного пролетного строения в детерминированной и вероятностной постановках с учетом дефектов, изменения в процессе загружения изгибных жесткостей балок, вплоть до возникновения в отдельных элементах пластических шарниров, и перераспределения усилий между ними,

создание программного комплекса, ориентированного на выполнение пространственных нелинейных статических расчетов железобетонных плитно-балочных пролетных строений мостовых сооружений,

оценка сходимости и точности разработанных алгоритмов и апробация вычислительного комплекса при проведении статических расчетов плшно-балочных систем разных конструктивных схем и различного набора повреждений

Достоверность разработанных методик и алгоритмов подтверждается сопоставлением результатов расчета по разработанному программному комплексу MGBD3-SERIALN с результатами натурных статических испытаний пролетных строений эксплуатируемых мостовых сооружений При проведении натурных испытаний использовались приборы и оборудование, прошедшие метрологическую проверку

Практическая ценность работы заключается в создании на базе разработанных алгоритмов программного комплекса MGBD3-SERIALN, предназначенного для нелинейного деформационного пространственного расчета плитно-балочных пролетных строений мостовых сооружений и транспортных эстакад с использованием полных диаграмм деформирования арматуры и бетона, а также с учетом различных дефектов и повреждений Разработанный вычислительный комплекс оснащен блоками, позволяющими производить расчеты прочности и живучести пролетных строений в вероятностной постановке с учетом разброса прочностных характеристик материалов, случайного поля дефектов и повреждений, а также флуктуации параметров постоянных и временных нагрузок Программный комплекс апробирован и может быть рекомендован для практического внедрения

На защиту выносятся:

- методика и ачгоритм деформационного пространственного статического расчета пролетного строения для заданного набора дефектов, изменения в процессе загружения изгибных жесткостей отдельных балок и перераспределения усилий между ними,

методика и алгоритм деформационного пространственного статического расчета пролетного строения в вероятностной постановке с учетом разброса прочностных характеристик материалов и параметров постоянных и временных нагрузок,

методики и алгоритмы расчетной оценки живучести в детерминированной и вероятностной постановках дефектного железобетонного пролетного строения моста или транспортной эстакады при пропуске тяжелого автотранспортного средства или их колонн

Апробация работы проведена путем представления и обсуждения докладов на 53 - 59 научных конференциях ВГАСУ в 1998 - 2004 годах, на научно-практических конференциях по механике эксплуатируемых и реконструируемых автодорожных мостов, проводимых в ВГАСУ в 2000 - 2006 г г совместно с проектными и научно-исследовательскими организациями дорожной отрасли, на второй Всероссийской научно-технической конференции «Прикладные задачи механики и тепломассообмена в авиастроении» в т Воронеже, 2001 г, на первой Международной научно-практической конференции «Оценка риска и безопасность строительных конструкций» в г Воронеже, 2006 г

Публикации: основное содержание диссертационной работы изложено в семи публикациях, в том числе одна статья в издании из перечня изданий ВАК РФ

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения Диссертация содержит 143 страницы, в том числе 100 страниц машинописного текста, список литературы из 127 наименований, 29 рисунков и 12 таблиц, приложение с двумя актами внедрения разработанных методик и программ

Подобные работы
Овчинников Илья Игоревич
Модели и методы расчета стержневых и пластинчатых армированных конструкций с учетом коррозионных повреждений
Ле Ван Тхань
Расчет квазицилиндрических оболочек на прочность и устойчивость
Римшин Владимир Иванович
Повреждения и методы расчета усиления железобетонных конструкций
Емельянов Михаил Дмитриевич
Исследование накопления усталостных повреждений и разработка методики расчета вероятности их появления в продольных связях судокорпусных конструкций
Алипур Мансурхани Али
Сейсмостойкость железобетонных конструкций с учетом процесса развития повреждений : К разработке метода расчета, альтернативного спектральному
Зайцев Сергей Эдуардович
Расчет прочности элементов конструкции ракетно-космической техники при случайных нестационарных воздействиях
Белоусов Сергей Николаевич
Метод расчета прочности системы насыпь земляного полотна - основание, базирующийся на анализе напряженного состояния грунтов
Семенов Петр Павлович
Прочностные и деформативные характеристики различных видов бетонов для расчета прочности и трещиностойкости нормальных сечений при кратковременном действии нагрузки
Бровкина Марина Вячеславовна
Прикладные методы расчета прочности и деформативности изгибаемых железобетонных элементов блочной структуры
Отрадный Вячеслав Васильевич
Повышение точности расчетов на прочность деталей машин и механизмов, подвергнутых дозированному деформированию

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net