Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Скорецкий, Э. С. Автоматизация отопительных систем

.pdf
Скачиваний:
8
Добавлен:
19.10.2023
Размер:
3.79 Mб
Скачать

Эпюры напряжении

ö r

Масштаб напряжений

МасшюаО длин

132

12.0

и TT

 

no

гі.о

 

6.0

6.5

m

P f 1 ! ! ! 1

1 : 11 ; ! I ! !. 1 i ! ! ' !.

w

 

 

 

8.0

9.0

 

so\

і Т Г П . і Т Т І І І і Ш І

 

 

iJ.O

16.0

15.0

 

 

 

 

J T T l

 

 

 

T T

гіл

20.0

W.Ol

 

 

 

Рис. 21.

Рис. 22,

Это связано с потерей точности при укрупнении элемен­ тов по периферии области и с несовершенством правила осреднения напряжений при отнесении их к узловым точкам вблизи граничной поверхности. М а к с и м а л ь н а я погрешность в расчете напряжений может быть ориенти­ ровочно определена исходя из следующего условия. Если предположить, что па поверхности cd влияние от­

коса

перестает

сказываться и вертикальные

напряжения

подчиняются геостатическому закону, то они

должны

быть

равны уіг. Тогда для кт„ па глубине 50 м

погреш­

ность

составляет 0%,

па

глубине

100

л/ — 6 % , а

па

глу­

бине

250 м — 8%

в

сторону

превышения.

При

длине

бровки

откоса

150

м

некоторое

влияние

разгрузки за

счет

откоса

на

глубине

100

и 250 м

неизбежно

 

будет

сказываться

и действительная

погрешность

уменьшится.

Д л я

повышения точности решения в напряжениях

мож­

но было

бы

принять более густую

сетку разбивки.

 

Полученные данные могут быть использованы для оценки устойчивости откоса аналогично тому, как это сделано в работе [12].

 

§

5.3. РАСЧЕТ П Е Р Е М Е Щ Е Н И Й

И Н А П Р Я Ж Е Н И Й

 

 

В О К Р У Г В Ы Р А Б О Т К И В А Н И З О Т Р О П Н Ы Х

 

 

 

С К А Л Ь Н Ы Х П О Р О Д А Х

 

Расчет проводился для выработки кругового очерта­

ния

диаметром 10 м, ось

которой

расположена

на глу­

бине

35

м от поверхности.

Предполагалось, что

массив

обладает свойством линейной деформируемости. В ка­

честве расчетной нагрузки рассматривались

объемные

силы — собственный вес породы. Контуры

расчетной

области и схема разбивки приведены па рис. 23. Сетка разбивки содержала 280 элементов при 170 узловых точ­

ках. Расчет выполнялся

в рамках -плоской деформации

с использованием

Э Ц В М

БЭСМ - 4 для двух случаез [21]:

 

а)

массив

скальных

пород принимался однородным

и

изотропным

с

характеристиками: £=±30 000

кг/см2,

м

=0,13, у = 3,0

т/м3;

 

 

 

б)

массив

скальных

пород рассматривался как

од­

нородная трансверсально-изотропная среда с направле ­ нием изотропии параллельным оси х. Принимались сле­

дующие

характеристики: Еѵ

= Е2 = 30 000 кг/см2,

ЕУ1

=

= 50 000

кг/см2, ц 2 = 0 ; 1 3 ,

ц і = 0 , 2 2 , Ѵ = 3,0

т/м3.

Т. е.

7*

 

 

 

91

Жесткость в вертикальном направлении оставалась та­ кой же, что и в первом случае, в горизонтальном — увеличивалась.

В обоих случаях в силу симметрии задачи расчет проводился для одной половины исследуемой области при следующих граничных условиях:

У

 

 

 

Рис. 23.

 

 

 

а)

на границах

1 —154, 158—166, 170—17 компоненты

горизонтальных

перемещений и = 0,

компоненты

верти­

кальных перемещений ѵ не известны;

 

б)

на границе

154—158 перемещения равны

нулю;

в)

перемещения

на свободной

поверхности 1 —17 не

ограничивались,

т. е. компоненты

и,

ѵ в узловых

точках

этой поверхности не известны.

 

 

 

Объемные силы

т а к ж е как и

в

предыдущей

задаче

рассчитывались для элементов и распределялись в узло­ вые точки.

Рассмотрим постановку задачи. Подземная выработ­ ка сооружается проходкой в массиве скальных пород, находящемся в естественном напряженном состоянии. Появление выработки изменяет жесткость массива, что приводит к переформированию поля естественных на­ пряжений. Принятая выше схема, предполагающая, что

92

Рис. 25.

93

Рис. 27r

вдруг появился массив пород с выработкой, строго го­ воря, не соответствует действительному порядку прило­ жения нагрузок. Поэтому полученные в расчете переме­ щения, т а к ж е как и в предыдущем примере, будут фиктив­ ными. Однако при линейной зависимости между напряжениями и деформациями и допущении, что по­ рода вокруг выработки одинаково работает на сжатие

О

WO

200 6чт/мг

Рис. 28.

 

и растяжение, конечное напряженное состояние

окажет ­

ся независимым от очередности приложения

нагрузок.

В настоящем примере у ж е можно определить дейст­ вительные перемещения точек, вызванные только про­ ходкой выработки. Д л я этого из перемещений, получен­ ных расчетом для данной схемы, вычитались перемеще­ ния, соответствующие уплотнению слоя породы под действием только собственного веса.

На

'рис. 24 показаны

действительные

перемещения

стенок

выработки

для двух расчетных случаев.

Здесь

и д а л ь ш е условные

обозначения расчетных

схем показа­

ны на

чертеже. Н а г л я д н о

прослеживается

влияние

уве­

личения жесткости

массива в горизонтальном направле -

?5

нни

на

абсолютные

значения

перемещений. Точка,

л е ж а щ а я

на

оси х,

имела

для

изотропной среды и =

= 0,7

мм,

для

анизотропной

« = 0,24 мм; вертикальные

перемещения для случая анизотропной среды несколько меньше, чем для изотропной вследствие общего повыше­ ния жесткости.

Результаты

расчета

напряжений

ау, ах,

хху

представ­

лены на рис. 25—27 в виде изолиний. Д л я

вертикальных

напряжений ау

влияние

анизотропии

оказалось

незначи­

тельным и приведенные данные относятся к случаю

изотропной

среды. Д л я ох

и

%х у

изменение

жестости

массива существенно

меняет

поле

напряжений,

особен­

но вблизи контура выработки.

 

 

 

Точность

решения

для

напряжений ориентировочно

может быть оценена с помощью данных на рис. 28, где

сравниваются

кривые

изменения аѵ с глубиной в сече­

нии .ѵ = 0

д л я

расчетных случаев и д л я массива не

на­

рушенного

выработкой

(геостатическое состояние).

При

/г = 0 и /і = 70

м эти кривые, практически, совпадают .

 

§5.4. РАСЧЕТ Н А П Р Я Ж Е Н Н О Г О СОСТОЯНИЯ

БЕ Т О Н Н О Й П Л О Т И Н Ы НА С К А Л Ь Н О М О С Н О В А Н И И

Расчеты проводились для реально существующей

плотины

с

использованием

данных

геомеханических

исследований

основания,

проведенных

лабораторией

механики

скальных пород

кафедры М Г р О и Ф М И С И .

Некоторые

 

результаты опубликованы

в работе [20].

В качестве примера рассмотрим один из вариантов рас­ чета.

Расчетное сечение водосливной плотины и схема действующих нагрузок, взятых в особом сочетании, представлены на рис. 29. В расчете учитывались сле­ дующие виды нагрузок: гидростатическое давление во­ ды в верхнем и нижнем бьефах, фильтрационное дав ­ ление, давление наносов, волновое давление и сейсми­ ческие воздействия .(инерционные силы от веса воды и наносов) . Перечисленные нагрузки были преобразованы в систему сосредоточенных сил, приложенных в узловых точках исследуемой области. Расчет нагрузок, возникаю­ щих от собственного веса водослива, в том числе и инер­ ционных, и приведение их к узловым усилиям осущест­ влялось на Э Ц В М автоматически;

?6

Характеристики деформируемости бетона плотины и скального основания назначались по данным опытных исследовании. В приведенном здесь варианте они со­

ставляли

для

плотины:

£ п = - 2 0 0 000

 

кг/см2,

 

ц п = 0 , 1 7 ;

для

основания: зона

контакта

мощностью порядка

1

м —

£ к

= 2 0 000

кг/см2,

 

основание

ниже

зоны

 

контакта —

£'о = 60 000

кг/см2.

 

Значение коэффициента

для

 

зоны

контакта и основания принималось постоянным и

 

рав­

ным

0,17.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контур

врезки

плотины

соответствовал

фактическим

данным . Учитывалось т а к ж е наличие

раскрытого

 

шва

по

контакту

бетон — скала

со

стороны

верховой

грани

зуба

плотины

и наличие ковша размыва

в нижнем бьефе.

 

При выборе расчетной схемы основание ограничива­

лось

размерами:

по

ширине — 3,56,

по

глубине — 1,8/;,

где

b — ширина

сооружения.

Исследуемая

область

бы­

ла

разбита

на

1 100 треугольных

элементов

(600

 

эле­

м е н т о в — водослив,

500 — основание)

и

с о д е р ж а л а

 

598

узловых

точек.

Учитывая

задачи

исследований — про-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

 

асшта6

 

 

Рис. 30.

верка прочности элементов плотины и ее устойчивости — наиболее густая сетка назначалась в плотине и основа­

нии

вблизи зоны контакта. Однако, принятый

характер

разбивки

позволил получить

достаточно

точные сведе­

ния

о напряжениях и на отдаленных участках

области.

Н а

рис.

30 показана сетка

разбивки для

водослива и

части основания.

98

В качестве граничных условий принималось отсутст­ вие перемещений по боковым и нижней поверхностям основания.

Расчеты проводились на Э Ц В М Минск-32 по стан­ дартной программе, разработанной В. В. Семеновым.' Использование особенностей формирования матрицы жесткости системы, о которых говорилось в § 4.3, по­ зволило при выполнении расчетов ограничиться только оперативной памятью Э Ц В М . Формирование матриц обобщенных сил и жесткости системы при этом занима­ ло 1,5 мин машинного времени. Решение системы урав­ нений производилось методом Зепделя с множителем

релаксации 1,88.

В процессе

счета

после к а ж д ы х 50 ите­

раций осуществлялся вывод

на

печать

максимальных

невязок в значениях перемещений. После

400 итераций

Изолинии

напряжении

dy

 

 

Рис. 31.

максимальная невязка равнялась 4- Ю - 8 м . З а т р а т а машинного времени на выполнение к а ж д ы х 50 итераций составляла 6 мин.

Результаты расчета выводились на печать з таблич­

ной форме и содержали следующую

информацию по

каждой

узловой точке исследуемой

 

области: горизон­

тальные

и вертикальные компоненты

перемещений

узлов, компоненты напряжений ах,

ау,

хху,

главные на­

пряжения СГі, 0"2.

 

 

 

99

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ