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:

Дмитровская Любовь Николаевна. Методы оценки сейсмостойкости многоопорных сооружений : Дис. ... канд. техн. наук : 05.23.17 СПб., 2005 212 с. РГБ ОД, 61:06-5/1153

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение 6

1 Анализ состояния исследуемого вопроса 10

1.1 Краткий обзор развития методов оценки сейсмостойкости зданий и сооружений 10

1.2 Анализ повреждений много пролетных сооружений при сейсмических воздействиях 19

1.3 Анализ методов расчета протяженных много пролетных конструкций 23

1.4 Цель и метод исследований 56

2 Развитие спектральной методики для оценки сейсмостойкости протяженных сооружений 61

2.1 Построение уравнений сейсмических колебаний многопролетного сооружения с дискретным опиранием на грунт

2.2 Спектральный метод оценки сейсмических нагрузок 66

2.2.1 Общий случай определения инерционной сейсмической нагрузки для демпфированной системы 66

Определение инерционной сейсмической нагрузки для слабодемпфированных систем 73

2.3 Определение расчетных усилий в многоопорной конструкции 77

2.3.1 Определение расчетных усилий от инерционной сейсмической нагрузки 77

2.3.2 Определение усилий от квазистатического смещения опор 79

2.4 Анализ полученных результатов 90

2.4.1 Пример расчета однопролетной балки с шарнирными опорами 91

2.4.2 Пример расчета балки, заделанной по торцам, с массой, сосредоточенной в ее середине 98

2.5 Выводы по главе 2 103

3 Совершенствование методов оценки взаимных смещений опор и корреляция их возмущений 105

3.1 Представление сейсмического воздействия как суммы бегущей волны в виде случайного стационарного процесса и случайных некоррелированных процессов под опорами 105

3.2 Представление сейсмического воздействия как суммы бегущей волны в виде импульса скорости и случайных некоррелированных процессов под опорами 114

3.3 Учет предлагаемой методики задания воздействия при оценке сейсмических усилий в многоопорных сооружениях 124

3.4 Анализ полученных результатов 136

4 Примеры расчета и рекомендации по расчету многопролетных сооружений на сейсмические воздействия 139

4.1 Расчет многопролетных неразрезных балок 139

4.1.1 Уравнения колебаний многопролетного трубопровода 140

4.1.2 Программное обеспечение для неразрезных балок на сейсмические воздействия 146

4.1.3 Анализ сейсмических колебаний неразрезных балочных систем при несинхронном возмущении опор 151

4.2 Расчет арочного пролетного строения из металлических гофрированных конструкций 167

4.2.1 Основные уравнения для оценки сейсмостойкости арочного пролетного строения 169

4.2.2 Алгоритм и программа расчета арок из МГК 173

4.3 Оценка хода подвижной опорной части балочных разрезных мостов 185

5 Общие выводы 191

Литература 199  

Введение к работе:

Актуальность работы

Сейсмически опасные районы занимают около 20% территории России. В этих районах строятся и проектируются различного рода сооружения, среди которых значительное количество протяженных многоопорных. К их числу относятся мосты, виадуки, путепроводы, нефте- и газопроводы, большепролетные промышленные и зрелищные здания. Обеспечение их сейсмостойкости является важной народно-хозяйственной задачей.

До настоящего времени расчет сооружений на сейсмические нагрузки производится по так называемой линейно-спектральной методике (ЛСМ). Эта методика разработана применительно к моделированию сооружения консольным стержнем, опирающимся на основание в одной точке, через которую на конструкцию передается сейсмическое воздействие.

Применение такого подхода к расчету протяженных многоопорных сооружений эквивалентно гипотезе об одинаковом синхронном возмущении всех опор. Совершенно очевидно, что для большепролетных сооружений эта гипотеза несправедлива, поскольку у большинства из них опоры находятся в разных сейсмогеологических условиях. Например, у больших мостов боковые опоры находятся, как правило, на плотном скальном основании, а русловые опоры на рыхлых аллювиальных отложениях.

Эффект различного возмущения опор приводит к специфическим повреждениям рассматриваемых сооружений при сейсмических воздействиях. Однако до настоящего времени он не был отражен в нормативной литературе.

Диссертация посвящена учету несинхронного возмущения опор многоопорного сооружения при оценке его сейсмостойкости, что и определяет ее актуальность.

Р0С- национальная!

БИБЛИОГГКА {

Выполненные исследования входили в целевые государственные программы «Сейсмозащита» в 1995-2000 г. и «Сейсмобезопасность регионов России» в 2000-2005 годы. По первой программе диссертант была соисполнителем раздела, а по второй программе ответственным исполнителем раздела.

Цель диссертационной работы построение методики расчета многоопорных сооружений на сейсмические воздействия.

Для ее достижения решены следующие задачи:

  1. Разработан вариант линейно-спектральной методики (ЛСМ), принятый для расчета обычных сооружений, позволяющий учесть много-опорность конструкций и несинхронное возмущение каждой из опор.

  2. Выполнена оценка влияния гипотез о корреляции сейсмического воздействия для отдельных опор на расчетную сейсмостойкость сооружения.

  3. Усовершенствована методика задания сейсмического воздействия применительно к расчету многоопорных сооружений.

Методы исследования

Для достижения поставленных задач в диссертационной работе использовались методы строительной механики, динамики сооружений, а также методы математической статистики и статистической динамики. Результаты исследований сопоставлялись с опубликованными данными натурных обследований протяженных сооружений после разрушительных землетрясений и с результатами расчетов других авторов.

1. Проведен анализ повреждений протяженных многоопорных
сооружений при сильных землетрясениях и выявлены специфические осо
бенности этих повреждений по сравнению с обычными сооружениями.

2. Разработан вариант ЛСМ, позволяющий в рамках существую-
щих подходов явно учесть несинхронность возмущения под опорами. При

этом оказалось возможным для каждой из опор задать уровень воздействия
^ (балльность) и его спектральный состав (кривую динамичности), которые

определяют сейсмическую нагрузку на сооружения в рамках ЛСМ.

  1. Выполнена оценка влияния неоднородного демпфирования на колебания многоопорных конструкций.

  2. Предложен подход к моделированию расчетных сейсмических воздействий, включающий разделение воздействия на две составляющие: бегущую волну и статистически независимые колебания точек дневной поверхности. Разработана методика расчета сейсмостойкости многоопорного сооружения с учетом предлагаемого представления воздействия.

  3. Показано влияние несинхронности возмущения опор на поведение характерных многоопорных сооружений: неразрезных балок, разрезных балок и арочных конструкций. При этом

установлено наличие максимальных усилий у крайних опор и пролетов многопролетных неразрезных балок, вызванное появлением ко-сосимметричных форм колебаний балки;

обоснована необходимость учета корреляции форм колебаний при оценке сейсмических нагрузок на многопролетные балки, при наличии у них массивных опор на податливом основании;

выполнена оценка напряженно-деформированного состояния (НДС) гибких арок на податливом основании;

уточнены величины взаимных смещений опор балочных разрезных систем.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в:

  1. Создании методики, позволяющей проводить расчеты сейсмостойкости многоопорных сооружений с использованием существующих программных средств или при их минимальной модернизации.

  2. Разработке на основе имеющихся сейсмологических данных практических рекомендаций по построению расчетных моделей сейсмических воздействий и учету смещений грунта в местах расположения опор.

  3. Установлении особенностей расчета многопролетных неразрезных балок необходимых для проектирования мостов и трубопроводов.

  4. Уточнении оценок хода подвижных опорных частей балочных разрезных мостов.

  5. Обосновании допустимости применения гибких арочных мостов из металлических гофрированных конструкций (МГК) для районов с сейсмичностью 9 баллов.

Достоверность основных положений диссертационной работы

подтверждается сопоставлением полученных результатов с имеющимся опытом прошлых землетрясений и данными других исследований, выполненных по отдельным вопросам, рассмотренным в диссертации. Следует также отметить, что для точечных сооружений расчет по предложениям автора полностью совпадает с нормативным.

На защиту выносятся:

1 Вариант ЛСМ расчета протяженных многоопорных сооруже-

ний, позволяющий под каждой опорой задать свой уровень и свою спектральную кривую для расчетного воздействия.

2. Гипотеза представления воздействия в виде суммы бегущей

замороженной волны и некоррелированных колебаний точек дневной по-

верхности, а также методика, позволяющая учесть эту гипотезу при расчете многоопорных конструкций.

3. Результаты исследований многоопорных неразрезных балок

при несинхронном возмущении их опор.
I 4. Результаты исследований арок из МГК при несинхронном воз-

мущении их опор.

5. Результаты анализа хода подвижных опорных частей для балочных разрезных мостов.

Внедрение результатов и реализация работы

Выполненные исследования внедрены в ряд инструктивных документов:

в проект Свода Правил по расчету многоопорных сооружений на сейсмические воздействия, выполненный НТЦСС и ТТГУПС по заданию Госстроя России в 2001-2002 г.г. По данной теме автор являлся ответственным исполнителем;

в Руководство по расчету и проектированию металлических гофрированных конструкций (МГК) на железных дорогах, выполненный НИИ мостов и дефектоскопии и утвержденный МПС России в 2003 г. Автором подготовлена методика расчета арочных пролетных строений из МГК и обоснована возможность их применения в районах с сейсмичностью в 9 баллов на нескальных основаниях;

в Технические условия по проектированию уникального железнодорожного моста через пролив Невельского, выполненного в 2001 г. в НИИ мостов и дефектоскопии;

В типовой проект сооружений из МГК, разработанный в ОАО «Трансмост» в 2003 году.

Апробация работы

По результатам исследований сделано более 10 докладов на конференциях, в том числе:

«IV Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием», г. Сочи, 9-13 октября 2001г.;

Международная конференция «Надежность и безопасность зданий, сооружений в условиях особых воздействий» г. Санкт-Петербург, ПГУПС, 29-30 ноября 2001г.;

XII Европейская конференция по сейсмостойкому строительству. Англия, г. Лондон, 9-13 сентября 2002 г.;

«V Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием». Сочи. 21-26 сентября 2003 г.;

Конференция "IV Савиновские чтения" ПГУПС, ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, г. Санкт-Петербург, 29 июня - 3 июля 2004 г.;

III Международная конференция "Soil - Structure Interaction: Calculation Methods and Engineering Practice" г. Санкт-Петербург, 26-28 мая 2005 г.;

VI международная конференция молодых ученых "TRANSCOM 2005" Словакия, г. Жилина, 27-29 июля 2005 г.;

«VI Российская национальная конференция по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием», г. Сочи, 19-23 сентября 2005 г.;

А также на семинарах и заседаниях кафедр в Петербургском государственном университете путей сообщения.

Публикация результатов

Материал диссертации изложен в пятнадцати опубликованных научных трудах.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, общих выводов и списка литературы. Общий объем работы, включая 66 рисунков и графиков и 9 таблиц, составляет 198 страниц машинописного текста. Библиографический список включает 149 ссылок.

Подобные работы
Табанюхова Марина Владимировна
Решение задач прочности элементов сооружений с концентраторами методом фотоупругости
Цимбельман Никита Яковлевич
Метод расчета устойчивости подпорных сооружений уголкового типа с учетом их взаимодействия с окружающим сыпучим телом
Ушаков Андрей Николаевич
Расчет напряженно-деформированного состояния и устойчивости оснований фундаментов, грунтовых сооружений и массивов на основе методов теории функций комплексного переменного
Сухин Кирилл Александрович
Развитие и применение энергетического варианта метода частотно-динамической конденсации для решения неполной проблемы собственных значений и собственных векторов в динамике сооружений
Титов Евгений Юрьевич
Разработка методов оценки и способов снижения уровней вибраций сооружений вблизи метрополитенов и железнодорожных трасс
Степанов Владимир Павлович
Минимизация задымленности в строительных объемах зданий и сооружений методами конденсационного улавливания и диспергирования электрофизически модифицированной воды
Усачева Александра Александровна
Анализ напряженного состояния вблизи полостей и раковин бетонных гидротехнических сооружений методом граничных интегралов
Решетников Александр Данович
Разработка методов сооружения трубопроводов в условиях Западной Сибири, обеспечивающих рациональную загрузку линейного потока по сезонам производства работ
Нгуен Вьет Кхоа
Анализ и приложение методов расчета транспортных сооружений на динамические воздействия техногенного и природного происхождения
Штильман Владимир Борисович
Повышение надежности водопроводящих трактов гидротехнических сооружений на основе методов системного анализа работы затворов

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