Сейсмостойкость грунтовых плотин: Пространственная постановка тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, кандидат технических наук Абарин, Александр Миронович

• Абарин, Александр Миронович
• кандидат технических наук
• 1999

Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Абарин, Александр Миронович

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1.В пространственной постановке происходит сгущение спектра периодов ФСК по сравнению с плоской задачей, что объясняется учетом колебательного процесса вдоль оси створа плотины. В связи с этим в пространственной постановке необходимо производить расчет большего числа форм собственных колебаний (не менее 25-30 ФСК), чем в плоской задаче, чтобы учесть наиболее энергоемкие формы.

2. Как в плоской, так и в пространственной задачах максимальные динамические напряжения не совпадают по времени с пиками ускорений акселерограммы, то есть инертность системы смещает максимумы откликов во времени (при продолжительности сейсмического воздействия ЗОсек смещение максимумов составляет 5-8сек). Таким образом, для пространственной задачи подтвердилась концепция определения расчетных моментов времени не по пикам акселерограммы, а по максимальным смещениям линейных осци-ляторов (систем с одной степенью свободы). В дополнение к этому, информацию о НДС конструкции при динамических воздействиях удобно получать путем назначения контрольных элементов в теле плотины и выведения данных о них на протяжении всего землетрясения.

3. При учете двух составляющих акселерограммы (горизонтальной и вертиперемещений после сейсмического воздействия на 10-12% по сравнению с плоской задачей. При этом также наблюдается более благоприятное прочностное состояние грунта в пригребневой и приоткосной зонах по сравнению с плоской задачей.

4. При учете трех составляющих акселерограммы (горизонтальной, вертикальной и вдоль оси створа) наблюдается снижение средних значений остаточных динамических перемещений после сейсмического воздействия на 1012% по сравнению с плоской задачей и на 3-5% по сравнению с пространственной задачей, учитывающей две составляющие акселерограммы. Однако от действия составляющей акселерограммы, направленной вдоль оси створа, ухудшается прочностное состояние грунта в бортовых примыканиях, а также в пригребневой зоне плотины, опасной с точки зрения сейсмических воздействий. Таким образом, учет третьей составляющей акселерограммы, направленной вдоль оси створа, необходим, так как ее влияние может быть двояким - положительным и отрицательным. Кроме того, учет трех составляющих акселерограммы более точно отражает реальную работу конструкции.

5. Учет пространственной работы конструкции при расчете на многократные сейсмические воздействия открывает дополнительные резервы при определении срока эксплуатации сооружения. Так, разрушение при расчете плотины по пространственной схеме может наступить после шестого землетрясения, в то время как при решении задачи плоской деформации - после четвертого. При средней повторяемости землетрясений 1 раз в 300 лет этот факт продлит предполагаемый срок эксплуатации плотины на 600 лет.

6. Расчеты стены в грунте (элемента сопряжения грунтовой плотины с основанием) в плоской и пространственной постановках продемонстрировали ее уязвимость, при динамических воздействиях. Даже при землетрясении силой 7 баллов в консольной части стены в грунте, входящей в противофильтраци-онный элемент, возникают растягивающие напряжения, значительно превосходящие прочность бетона и тем более глинобетона (как варианта материала стены в грунте). Создание стены в грунте в основании и сопряжение ее с ядром возможно осуществить потерной. Потерна - арка, которая воспринимает нагрузки от давления воды, грунта, сейсмических воздействий - позволит добиться перераспределения напряжений в оголовке стены в грунте.

7. В связи с отрывшимися возможностями расчета конструкций по пространственным схемам, проектирующим организациям необходимо большее внимание уделять сбору информации о расчетных акселерограммах, особенно об их составляющих, направленных вдоль оси створа. Получение достоверной информации об акселерограммах до сих пор является одной из наиболее

219 трудоемких задач, встающих перед инженерами, а данные о третьей составляющей акселерограммы еще менее распространены. Принимая во внимание, что учет этой составляющей акселерограммы в расчетах может оказывать существенное влияние на НДС сооружения, проблема получения необходимых данных о ней является весьма значительной.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Абарин, Александр Миронович, 1999 год

1. Ambraseys N. The seismic stability of earth dams. 2-th Wold Conference Earthquake Engineering, 1960

2. Biot M. A. Mechanical analyzer for the prediction of Earthquake stresses. Bulletin of Seismological Society of America, 1941, V. 31 №2

3. Dynamics of soil and soil structures. 6-th World Conference of Earthquake Engineering. Indian Society of Earthquake Technology, 1977

4. English U. Desponse of 2-D concrete gravity dam interacted with foundation and reservoir. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

5. Fefungio J. Dynamics of soil. 6-th World Conference of Earthquake Engineering. Indian Society of Earthquake Technology, 1977

6. Hota Y., Goto N. Empirical shear wave velocity equation in terms of soil indexes. Earthquake Eng. and str. Dynamics, 1978.

7. Housner G. V. Spectrum analyzer of strong motion earthquakes. Bulletin of Seismological Society of America, 1953

8. Imaizumi H. A study of deformations in concrete faced rockfill dams, proceedings of symposium at the ASCE Convention in Detroit, Michigan, 1985

9. J. M. Fleureau. Measurement of negative pore pressure in tailing dams. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

10. Liatn Fiam W.D. Seismic Design of civil engineering. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

11. Ollala C., Martin M. Seismic velocity tests. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

12. Pedro S. Seismic analysis of concrete face rockfill dams. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

13. Popovichi A. Some comments concerting presents regulations on earthquake analysis of dams. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

14. Seed H., Martin J., Analysis of soil liquenfaction: Niigata earthquake. J. of the soil Mech. and Found., 1987

15. Stevan D. Vidic . Seismic CPT profiling of mine tailing dams. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

16. Tinawi, J-F Marchland. Three Dimensional Static, Thermal and seismic Analysis of Polygonal Gravity Dams, «Dam Engineering», Volume 5, Issue 3, October 1994.

17. Vicent D., Portilla R. Static and dynamic behavior of soil dams. Proceedings of the international symposium on seismic and environmental aspects of dams design: earth, concrete and tailings dams. Volume I, Santiago, 1996.

18. Абарин A.M. Влияние динамического воздействия на грунтовую плотину. Плоская и пространственная задачи. Сборник работ молодых ученых факультета ГСС МГСУ, №1,1999

19. Абарин A.M. Формы собственных колебаний грунтовой плотины. Плоская и пространственная задачи. Сборник работ молодых ученых факультета ГСС МГСУ, №1, 1999

20. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов "Стройиздат" М., 1982

21. Белгородская Г.Н. Расчет плотин из местных материалов на сейсмические воздействия с учетом упруго-пластических деформаций Сб. «Сейсмостойкость плотин, вып. 1, «Дониш», Душанбе, 1969.

22. Белгородская Г.Н., Селизнев Г.С. Оценка сейсмостойкости грунтовых плотин по предельным деформациям. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева, Л., 1988

23. Белостоцкий A.M. Программный комплекс СТАДИО для линейных и нелинейных статических и динамических расчетов пространственных комбинированных систем. Опыт разработки и эксплуатации и перспективы развития. Сб. научных трудов МГСУ, М., 1998

24. Беляков A.A. Пространственная работа грунтовой плотины в широком створе. «Гидротехническое строительство» №12, 1988

25. Беляков A.A. Расчеты пространственного напряженно-деформируемого состояния каменно-земляной Рогунской плотины. Научно-техническое совещание Гидропроекта. М., 1982.

26. Беляков A.A., Солдатов. П.В., Хуньба К.Х. Пространственная работа ка-менно-земляных плотин с учетом фактора времени. Сб. «Научно-технический прогресс в гидротехническом строительстве». Тбилиси, 1988.

27. Волохова М.Н. Влияние величины коэффициента затухания сейсмических колебаний на результаты расчетов плотин из местных материалов. Труды ин-та ВОДГЕО, вып. 38, М., 1972

28. Волохова М.Н. О коэффициенте затухания колебаний при расчете плотин из местных материалов на сейсмические воздействия. Труды ин-та ВО-ДГЕО, вып. 30, М., 1971

29. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов. "Высшая школа", М., 1978

30. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин -"Энергоатомиздат", М.Д987

31. Грановский М.Б. Определение расчетных характеристик крупнообломочных грунтов по результатам циклических испытаний. Сб. Научных трудов Гидропроекта, М., 1987, вып. 124

32. Грошев М.Е., Олимпиев Д.Н. Об оценке сейсмостойкости бетонных гравитационных плотин, работающих совместно с основанием, «Гидротехническое строительство» №4,1991

33. Гу-Гань-Чень. Трехмерный нелинейный статический и динамический анализ каменно-набросных плотин с железобетонными экранами.- "Хохай университет", Нанкин, 1990

34. Гун. С.Я. Исследование напряженного состояния каменно-земляной плотины Рогунской ГЭС как пространственной системы. 4-е научно-техническое совещание Гидропроекта. М., 1982.

35. Демидович Б. П., Марон Л., Шуваева Н.П. Численные методы анализа, М., «Стройиздат», 1981

36. Дидух Б.И. Упругопластическое деформирование грунтов. М., издательство Университета дружбы народов, 1987.

37. Динамика сплошных сред в расчетах гидротехнических сооружений. Под ред. ЛяхтераВ.М., Яковлева Ю.С. "Энергия М.,1976

38. Зарецкий Ю.К. Вязко-пластичность грунтов и расчеты сооружений. М., Стройиздат, 1988

39. Зарецкий Ю.К. Лекции по современной механике грунтов. Изд. Ростовского университета, Ростов-на-Дону, 1989

40. Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика плотин из грунтовых материалов. "Энергоатомиздат", М.,1983

41. Зенкевич О. Метод конечных элементов. «Мир», М., 1975.

42. Исихаро К., Кувано Ли. Остаточные деформации каменно-земляной плотины в Японии. "Строительство плотин" №3, 1985

43. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений. М., «Стройиздат», 1979

44. Красников Н.Д. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений из грунтовых материалов. "Энергоатомиздат", М, 1983

45. Кратофил И. Расчет плотин методом конечных элементов. Springer Verlagwien, New York, 1975

46. Ливсли Р. Матричные методы строительной механики. «Стройиздат», М., 1980

47. Ломбардо В.Н, Грошев М.Е., Олимпиев Д.Н. Вариант математической модели для оценок сейсмостойкости грунтовых плотин по результатам испытаний крупнообломочных грунтов. Сб. Научных трудов Гидропроекта, М., 1987

48. Ломбардо В.Н. Учет упругих и инерционных сил основания при определении сейсмических нагрузок для плотины Курпсанской ГЭС. «Гидротехническое строительство» №4, 1983

49. Ломбардо В.Н., Олимпиев Д.Н. Расчет плотин из грунтовых материалов на сейсмические воздействия. Сб. Совершенствование методов расчета и проектирования гидротехнических сооружений, возводимых в сейсмических районах. "Энергия JL, 1976.

50. Лятхер В.М., Иващенко И.Н., Янчер В.Б. Оценка напряженно-деформированного состояния и критерии надежности грунтовых плотин при землетрясениях. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. "Энергоатомиздат", Л., 1982

51. Лятхер В. М. Надежность гидротехнических сооружений в сейсмоактивных районах. Сб. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике «Методы исследований и расчетов сейсмостойкости гидротехнических и энергетических сооружений», Л., «Энергия», 1982

52. Медведев C.B. Ускорения колебаний грунта при сильных землетрясениях. Сб. Вопросы инженерной сейсмологии, труды ИФЗ АНСССР, М., 1960

53. Напетваридзе Ш.Г. Сейсмостойкость гидротехнических сооружений. -"Госстройиздат", М., 1959

54. Ньюмарк, Розенблюэт. Основы сейсмостойкого строительства. «Строй-издат», М., 1980

55. Окамото Ш. Сейсмостойкость инженерных сооружений. "Стройиздат" М.,1980

56. Отчет «Исследование напряженно-деформированного состояния гидроузла Тери (Индия) », Москва, МГСУ, 1991

57. Отчет по теме «Экспериментальное определение расчетных деформатив-но-прочностных характеристик крупнообломочных и глинистых материалов плотин гидроузла Тери при статических и динамических воздействиях». НИС и-та «Гидропроект» М., 1990

58. Оценка сейсмостойкости земляных плотин методами волновой динамики. Сб. «Совершенствование методов расчета и проектирования гидротехнических сооружений, возводимых в сейсмических районах». «Энергия», 1976.

59. Работнов Ю.Н. Ползучесть элементов конструкций. «Наука», М., 1966.

60. Рассказов JI.H. «Напряженно-деформированное состояние и устойчивость каменно-земляных плотин». Автореферат на соискание ученой степени доктора технических наук, М., 1977.

61. Рассказов JI.H. Джха Д. Деформируемость и прочность грунтов при расчете высоких грунтовых плотин. «Гидротехническое строительство» №7, 1977

62. Рассказов JI.H. Схема возведения и напряженно-деформированное состояние плотины с центральным ядром. «Энергетическое строительство» №2, 1977.

63. Рассказов JI.H. Условие прочности грунтов. Труды ВОДГЕО, вып. 44, 1974

64. Рассказов JI.H., Бестужева A.C. К вопросу сейсмостойкости грунтовых плотин. «Строительная механика и расчет сооружений», Стройиздат, М., 1989

65. Рассказов JI.H., Бестужева A.C., Абарин A.M. Безопасность грунтовой плотины при сейсмических воздействиях в пространственной постановке. Сб. «Безопасность энергетических сооружений», №4,1999

66. Рассказов JI.H., Бестужева A.C., Абарин A.M. Стена в грунте. Напряженно-деформированное состояние при сейсмических воздействиях. Плоская и пространственная задачи. «Гидротехническое строительство» №6,1999

67. Рассказов JI.H., Бестужева A.C., Саинов М.П. Анализ напряженно-деформированного состояния «стены в грунте» основания плотины и ее надежности. Сб. «Безопасность энергетических сооружений», №4, 1999

68. Рассказов JI.H., Бестужева A.C., Саинов М.П. Бетонная диафрагма как элемент реконструкции грунтовой плотины. «Гидротехническое строительство» №4,1999

69. Рассказов JI.H., Витенберг М.В. Напряженно-деформированное состояние плотин и их устойчивость. Труды ВОДГЕО, вып 34, 1972

70. Рассказов JI.H., Волохова М.Н. Напряженно-деформированное состояние плотин из местных материалов с учетом сейсмических воздействий. Труды ин-та «ВОДГЕО» вып.44, 1974

71. Рассказов Л.Н., Орлова O.A., Орлов К.И. Исследование динамических свойств грунтов в условиях сложного напряженного состояния. Доклад на Дунайско-Европейской конференции по механике грунтов и фундаменто-строению. Кишинев, 1983

72. Расчет остаточных деформаций грунтовых плотин в Канаде при сейсмическом воздействии Water Power and Dam Construction. №4, 1991

73. Рахмадулин X.A. Сагомонян А.Я., Алексеев H.A. Вопросы динамики грунтов. Издательство МГУ, 1969

74. Синицин А.П. МКЭ в динамике сооружений. М., «Стройиздат», 1978

75. СНиП II-7-81 Учет сейсмического воздействия при проектировании гидротехнических сооружений. Л. 1986

76. Снип П-54-77 часть II «Плотины бетонные и железобетонные». Госстрой СССР, Москва 1978

77. Троицкий А.П. Шульман С.Г. К расчету грунтовых плотин по линейно-спектральной методике. "Гидротехническое строительство" №1,1982

78. Шейнин И.С. Колебания конструкций гидротехнических сооружений. «Энергия», Л., 1967228

79. Шульман С. Г. Основные проблемы сейсмостойкости бетонных плотин. Сб. Материалы конференций и совещаний по гидротехнике «Методы исследований и расчетов сейсмостойкости гидротехнических и энергетических сооружений», Л., «Энергия», 1982

80. Шульман С.Г. Расчеты сейсмостойкости сооружений с учетом влияния водной среды. «Энергия», М., 1976