автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Методы оценки сейсмостойкости многоопорных сооружений

| цг

На правах рукописи

ДМИТРОВСКАЯ Любовь Николаевна

МЕТОДЫ ОЦЕНКИ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ МНОГООПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Специальность 05.23.17 - «Строительная механика»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005 г.

Работа выполнена на кафедре «Теоретическая механика» ГОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ: доктор технических наук, профессор УЗДИН Александр Михайлович

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ:

доктор технических наук, профессор НАЗАРОВ Юрий Павлович

кандидат технических наук, доцент БЕНИН Андрей Владимирович

Ведущая организация: ФГУП «НИИ мостов и дефектоскопии» г.Санкт-Петербург

Защита состоится «30» ноября 2005г. в _ часов на заседании

диссертационного совета Д 218.008.01 в ГОУ ВПО «Петербургский государственный университет путей сообщения» по адресу: 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., д.9, ауд.3-237.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения

Автореферат разослан «_» октября 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

ф

! %

.Л. МАСЛЕННИКОВА

I ¡32 761

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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.

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 особенности этих повреждений по сравнению с обычными сооружениями.

2. Разработан вариант ЛСМ, позволяющий в рамках существующих 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.

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

4. 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.

5. 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 сооружений, 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.

к,

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 ГТГУПС 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 ПИИ 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 2005г.;

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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснованы тема и задачи исследования, актуальность рассматриваемой проблемы, поставлена цель исследований, показана ее научная новизна, дается краткая характеристика работы.

В первой главе приведен анализ состояния вопроса, на основе которого сформулированы задачи исследования. При этом дан краткий обзор развития методов оценки сейсмостойкости сооружений.

В развитие современной теории сейсмостойкости определяющий вклад внесли Я.М. Айзенберг, М.А.Био, И.В.Гольденблат, К.С.Завриев, Г.Н.Карцивадзе, И.Л.Корчинский, С.В.Медведев, А.Г.Назаров, С.В.Поляков, Ш.Г.Напетваридзе, Н.А.Николаенко, О.А.Савинов, Г.У.Хаузнер, Э.Е. Хачиян и другие специалисты. Благодаря их исследованиям в настоящее время в качестве основного метода расчета конструкций принят линейно-спектральный метод, в котором воздействие задается с помощью уровня расчетных ускорений и кривой динамичности.

В настоящее время ЛСМ принята в качестве основной расчетной методики в большинстве стран мира. Необходимо отметить, что, несмотря на определенную критику ЛСМ, подавляющее большинство сооружений запроектированных с ее использованием удовлетворительно переносят землетрясения. Это связано с тем, что система расчетных коэффициентов, входящая в нормы расчета конструкций по ЛСМ, откорректирована с учетом фактических повреждений сооружений при сейсмических воздействиях. Однако разработка спектральной методики и корректировка коэффици-

7

ентов базировались в первую очередь на анализе повреждений объектов массового строительства жилых и промышленных зданий средней этажности. Для сооружений другого вида, в том числе протяженных многоопорных, нормативная методика может давать серьезные погрешности. Это подтверждается спецификой повреждений протяженных сооружений при сильных землетрясениях: разрушением торцов протяженного сооружения, узлов соединения самого сооружения с опорой или опорной частью, а также падением верхней части сооружения с опор. Это особенно характерно для пролетных строений мостов и путепроводов (Рис.1).

Рис.1. Последствия землетрясения в Кобо (Япония, 1995г) а) падение пролетных строений эстакадной части автодорожного моста б), падение пролетного строения транспортной развязки

В связи с этим, вопросом расчета многоопорных сооружений занимались многие крупные специалисты в области теории сейсмостойкости, в том числе Ф.М.Барштейн, Ю.П.Назаров, Н.А.Николаенко, А.А.Петров, В.Т.Рассказовский, А.Тер-Кюригян и другие.

В настоящее время показано, что усилия, вызывающие разрушение протяженных многоопорных сооружений определяются двумя факторами: квазистатическими смещениями опор и инерционной сейсмической нагрузкой. Наиболее серьезные исследования в этой области выполнены А.А.Петровым и А.Тер-Кюригяном. Ими получены теоретические форму-

8

лы, позволяющие учесть корреляцию форм колебаний и корреляцию возмущения опор при некоторых гипотезах о характере статистической зависимости колебаний точек дневной поверхности. В частности, для случая статистической независимости возмущения опор или при движении вдоль ^ сооружения бегущей волны в виде случайного стационарного процесса.

Однако эти исследования носят в значительной мере теоретический ь. характер и не могут быть использованы непосредственно проектировщи-

ками, работающими с нормативной ЛСМ. Остается неясным, какие модификации нужно внести в эту методику для использования ее в инженерной практике. Кроме того, остается открытым вопрос о применимости тех или иных гипотез о корреляции колебаний точек дневной поверхности для расчета сооружений. Указанные вопросы рассмотрены в последующих главах диссертационной работы.

Вторая глава диссертации посвящена совершенствованию нормативной методики с учетом несинхронного возмущения опор. Для этого автором построены уравнения колебаний протяженного сооружения с учетом демпфирования в форме Фойхта-Цейтлина. Если в качестве обобщенных координат принять абсолютные смещения масс ц,, то уравнения колебаний многоопорного сооружения имеют вид:

+ + = са + В, а, (1)

где М=Г...гп|..диагональная матрица масс;

Я = у - матрица коэффициентов жесткости системы; с = ||с1к| - матрица жесткости, определяющая нагрузку по направлению ¡-той обобщенной координаты от смещения к-той опоры; а = {а,,а2 ...аМ1} - вектор перемещения опорных узлов; Ч = {Ч|>Ч2>—>чЛ " вектор обобщенных координат;

В = Х-Л-|/1-Х-'-Вс, В,=Х Л-,Я Х-' ВС|, здесь Вс и Вс - матрицы демпфирования по Е.С. Сорокину, обусловленные соответственно взаимными смещениями масс конструкции и взаимными смещениями масс конструкции и опорных узлов; X, Л - соответственно матрица собственных векторов и собственных чисел матрицы М~' • Я.

Индексы ) изменяются от 1 до числа обобщенных координат п; индекс к изменяется от 1 до числа опор N8.

Для использования нормативной спектральной методики правая

часть уравнений (1) представлена в виде суммы составляющих ® — £ак ,

каждая из которых вызвана колебаниями отдельно взятой опоры. Такое представление позволяет выполнить № независимых расчетов по ЛСМ и получить усилия в конструкции от каждой составляющей воздействия.

В рамках используемой нормативной методики корректировке подлежит только коэффициент формы т^"1:

где ху - ая координата] - того собственного вектора;

- коэффициент разложения нагрузки от возмущения опоры к по формам колебаний], вычисляемый по формуле

N5.

(2)

(3)

(=\

где — элемент вектора распределения воздействия под к-ой опорой между обобщенными координатами.

00

Компоненты вектора V,, имеют вид

у(к) = У5 -С

э=1

где 8к - элементы матрицы единичных смещений, а С5к - реакция по направлению массы гп1 от единичного смещения опоры к.

В результате для каждого из № расчетов можно задать свою балльность и свою спектральную кривую. При этом в отличие от действующих СНиП получается столько матриц сейсмических сил, сколько опор в рассматриваемой системе.

Усилия, полученные от инерционной нагрузки должны сочетаться с усилиями, вызванными взаимным смещением опор.

В дальнейшем встает вопрос о суммировании усилий по формам колебаний от возмущения каждой из опор. В работе рассмотрено несколько вариантов суммирования. Прежде всего, это суммирование с использованием традиционных гипотез о статистической независимости возмущений опор или о бегущей вдоль сооружения замороженной волне. В работе показано, что во многих случаях использование этих гипотез противоречит натурным данным о колебаниях многопролетных сооружений при сейсмических воздействиях.

Кроме того, при выполнении расчетов определенные фудности возникают с оценкой усилий, вызванных взаимным смещением опор конструкции. Они связаны с заданием смещений точек дневной поверхности

До настоящего времени российские нормативные документ ы не регламентируют величин расчетных смещений основания.

Сказанное требует более детального анализа представления сейсмического воздействия для расчета сооружений при несинхронном возмущении их опор. Этому вопросу посвящена третья глава диссертации.

В третьей главе выполнен анализ записей реальных землетрясений, и на этой основе высказана новая гипотеза о моделировании сейсмических воздействий виде суперпозиции бегущей замороженной волны и некоррелированного возмущения под опорами. В работе предложены два подхода к построению первой и второй составляющих процессов.

Первый подход предполагает замороженную бегущую волну в виде случайного стационарного процесса. Это позволяет проводить суммирование усилий от каждой составляющей по известным формулам A.A. Петрова и А.Тер-Кюригяна. Распределение пиковых ускорений между составляющими воздействия выполнено на основе имеющихся сейсмологических данных и условия преемственности расчетов точечных и протяженных сооружений. Последнее означает, что при уменьшении длины сооружения результаты его расчета сближаются с нормативными. Рассмотренный подход представляется оправданным для расчета сооружений на действие относительно слабых землетрясений и афтершоков сильных воздействий.

При сильных землетрясениях первый подход не соответствует реальному характеру сейсмических смещений. Как отмечено в работе, от очага землетрясения распространяется бегущая волна, на фронте которой возникает разрыв смещений, а за ним среда получает остаточные смещения. При прохождении волны в неоднородной грунтовой среде она изменяет свой первоначальный вид. В результате сейсмические волны приобретают сложный хаотический характер.

Высказанные соображения позволяют утверждать, что сейсмическое движение грунта может быть представлено как сумма разрыва смещений (или близкой по форме замороженной волны) и некогерентного возмущения точек дневной поверхности, обусловленного случайной неоднородностью грунтовой среды.

Предлагаемая гипотеза подтверждается при простейшем анализе записей реальных землетрясений. Так, на сейсмограмме землетрясения в поселке Инчерк (Бухарест, 1978г.) (Рис. 2) четко видно ступенчатое изменение смещений и следующие за ним остаточные смещения.

б).

-7\;.....- ........У" !

\ / v—х —"" . ,

В).

0.1 да

о

2 4 6 8 10 12 14 18

Рис. 2. Пример разделения воздействия на две составляющие для Бухарестского землетрясения (ЬпсЬегк) а) исходная сейсмограмма; б) составляющая, вызванная случайными колебаниями основания; в) составляющая в виде ступеньки, вызванная бегущей волной

На основе анализа сейсмологических данных автором предложено использовать в качестве формы бегущей волны импульс скорости (Рис.3).

^тах Uma/k

te 2l0

-И

Uma¿tf)2

21,

"И

-и

h 2k

Рис.3. Графики смещений, скоростей и ускорений для ступенчатого процесса в виде импульса скорости

В литературе отмечается связь ускорений и смещений параметров указанной волны с магнитудой и эпицентральным расстоянием очага зем-

13

летрясения. Кроме того, автором разработано программное обеспечение для выделения из реальных записей предлагаемой составляющей воздействия в виде ступеньки. Это можно продемонстрировать на примере разделения воздействия для записи 1псЬегк (Рис.2).

В работе проиллюстрированы указанные гипотезы, и даны рекомендации по оценке смещений и ускорений в разделенных процессах.

Такое разделение воздействий эквивалентно удвоению числа опор, поскольку под каждой опорой независимо задается два процесса: бегущая волна и случайные колебания опор. На основе высказанного соображения в диссертации предложена методика для оценки сейсмостойкости сооружения в рамках ЛСМ. В соответствии с предлагаемой методикой математическое ожидание (МО) расчетного усилия Н имеет вид

N8 . N5 nf . пГ пГ N5 1^2

-(И X 'V %

¡М я=1 >=1

» +

пГ пГ N5

¡=1 я в=1

(5)

-(14»)

где ш - МО смещения, вызванного бегущей замороженной волной;

- МО ]-ой главной координаты от смещения б - ой опоры, вызванной замороженной бегущей волной;

а5 и Ь^ - соответствующие коэффициенты влияния;

^у - коэффициент корреляции форм колебаний;

_<1ПС)

«¿5 - дисперсии смещении, вызванных действием некореллирован-ного случайного процесса.

В соответствии с (5) расчетное значение фактора Н состоит из трех слагаемых:

• Первое слагаемое представляет собой составляющую, вызванную квазистатическим смещением опор,

• Второе слагаемое - математическое ожидание динамической добавки, вызванной бегущей волной;

• Третье слагаемое - динамическая добавка, вызванная некогерентным возмущением опор.

Формула (5) проиллюстрирована на рис.5 Первое и второе слагаемые представлены кривой 1 и описывают составляющую усилия от замороженной бегущей волны, а третья составляющая - от случайного некогерентного возмущения опор, представлена кривой 2.

Рис. 5. Две составляющие усилия: 1 - от бегущей замороженной волны; 2 - от независимого возмущения опор

В диссертационной работе показано, что для сооружений с периодами колебаний до 2 с можно рассматривать бегущую волну как детерминистский процесс. При этом усилия от статистически независимых случайных возмущений опор оцениваются традиционным способом, как корень квадратный из суммы квадратов, и суммируются с усилиями от бегущей волны.

В результате этого порядок расчета конструкции сводится к: 1. Вычислению усилий от инерционной сейсмической нагрузки, вызванных некогерентными возмущениями опор. Суммирование по формам колебаний осуществляется с учетом корреляции форм. Расчетное уси-

лие принимается как корень из суммы квадратов составляющих, исходя из независимости рассматриваемой части возмущения.

2. Вычислению усилий и других факторов Ht(t) в невесомой конструкции от квазистатического смещения опор, заданных бегущей волной и некогерентными возмущениями опор.

3. Вычислению динамических добавок H2(t) к усилиям, вызванные бегущей волной.

4. В качестве расчетного усилия принимается сумма максимума функции H,(t)+H2(t) и расчетного значения фактора, вычисленного по п.1.

В четвертой главе рассмотрено применение разработанных методов к расчету наиболее распространенных протяженных конструкций - разрезных и неразрезных многопролетных балок, а также бесшарнирной арки. Для анализа работы этих конструкций в диссертации разработано необходимое программное обеспечение в среде WINDOWS ХР на языке С++

Для неразрезных балок проанализировано влияние массы опор и величин пролетов на величину сейсмических нагрузок. На рис.6 показана первая составляющая перемещений балки, вызванная единичным квазистатическим смещением опор.

W

/и,., 1

О 9 О 8

0 7 0 10 20 30 40 L.M

Рис.6. Перемещения по длине балки от взаимного смещения опор при 1|=12=1з=9

.....при синхронном колебании опор, -при несинхронном колебании опор

Как видно из рис.6, при синхронном колебании опор балка смещается как жесткое целое, а при учете несинхронности колебаний этого не происходит, и точки балки по ее длине смещаются неравномерно, что приводит к возникновению дополнительных усилий в конструкции, вызванных

16

взаимными смещениями опор, даже при одинаковой балльности под опорами.

За счет несинхронности возмущения происходит уменьшение усилий, вызванных инерционной сейсмической нагрузкой по симметричным формам колебаний, что облегчает работу балки. Однако даже для симметричной конструкции и симметричном в статистическом плане возмущении возникают усилия по кососимметричным формам колебаний, а также усилия от взаимного смещения опор. В качестве примера, характеризующего возникновение значительных смещений на торцевых участках балки из-за возникновения кососимметричных форм колебаний на рис.7 приведена эгпора смещений в 6-ти пролетной неразрезной балке.

-г--г-

Рис.7 Абсолютные средиеквадратические смещения балки, вызванные смещением опор

Далее в диссертации рассмотрен расчет арочного пролетного строения из металлических гофрированных конструкций (МГК). Такие конструкции начали применяться в сейсмически опасных районах, однако нормы запрещают их применение на слабых грунтах при сейсмичности 9 и более баллов, из-за опасения разрушения арки от взаимного смещения опор. В диссертации выведены уравнения для оценки усилий в рассматриваемых конструкциях с учетом их взаимодействия с фунтовой средой, и оценены усилия в арке от взаимного смещения опор с учетом предложенного представления сейсмического воздействия. Из полученных результа-

17

тов следует, что взаимные смещения опор не являются опасными для МГК в силу их гибкости и их можно применять при пролетах до 15 м, в том числе и на слабых грунтах при сейсмичности района 9 баллов. Причем на слабых грунтах арка из МГК ведет себя лучше, чем на скальном основании.

Также в этой главе была рассмотрена важная практическая задача оценки хода опорных частей разрезных мостов. Исследования этих сооружений выполнены ранее Т.М. Азаевым, показали, что определяющим для хода опорной части является именно несинхронность возмущения опор. При этом в качестве базовой Т.М. Азаевым использовалась гипотеза о статистической независимости колебаний опор. В работе показано, что эта гипотеза существенно завышает расчетный ход опорной части. Предложенное в диссертации уточнение гипотез о распространении сейсмической волны дает существенно меньшие значения перемещений. Если по Т.М.Азаеву они составляют до 150% от величины остаточных смещений на сейсмограмме, то по расчетам автора они несколько меньше 72%. Этот результат подтверждается данными последствий Фукуйского землетрясения 1948 года, где при остаточных смещениях почвы до 80 см наблюдались подвижки пролетных строений мостов на величину порядка 60 см. С одной стороны, это подтверждает опасность несинхронных колебаний опор разрезных мостов, а с другой стороны, требует аккуратнее подходить к проектированию оголовков мостов, обеспечивающих необходимый ход опорной части.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие общие выводы.

1. Из анализа состояния теории сейсмостойкости следует, что

существующие методы расчета сооружений на сейсмические воздействия

не позволяют вести необходимые расчеты для протяженных многоопор-

18

ных конструкций (мостов, трубопроводов и т.п.), которые относятся к числу ответственных сооружений жизнеобеспечения сейсмически опасных регионов, и разработка требований к их сейсмостойкости является важной народнохозяйственной задачей.

2. Для протяженной конструкции характерны специфические повреждения, обусловленные крутильными колебаниями сооружения и взаимным смещением его опор. Указанные эффекты не учитываются действующими нормами расчета. Это требует развития методов оценки сейсмостойкости применительно к протяженным многоопорным сооружениям.

3. Анализ показывает, что основной расчетной методикой в настоящее время и в ближайшем будущем является ЛСМ. Поэтому основной задачей развития теории расчета многоопорных сооружений является совершенствование ЛСМ с учетом несинхронного возмущения их опор.

4. Предлагаемый в работе вариант ЛСМ аналогичен нормативному. При этом он позволяет задать сейсмическое воздействие (спектральную кривую и расчетную балльность) под каждой из опор. Этого оказывается достаточно для расчета статически определимых систем, а для статически неопределимых систем необходимо дополнительно задать расчетное смещение основания. В отличие от СНиП предлагаемая методика требует вычисления сейсмических сил от возмущения каждой из опор, то есть предлагается строить столько матриц сейсмических сил, сколько опор имеет сооружение.

5. Анализ сейсмических колебаний многоопорных конструкций показывает, что для них характерно три особенности, отличающие их работу при землетрясениях от работы обычных зданий:

• Снижение сейсмической инерционной нагрузки по симметричным формам колебаний вследствие несинхронности возмущения опор;

• Появление дополнительной инерционной нагрузки по кососим-метричным формам колебаний;

• Возникновение дополнительных усилий в сооружении, вызванных квазистатическим смещением опор.

6. В диссертационной работе проанализировано применение трех известных гипотез учета корреляции смещений дневной поверхности в местах расположения опор: полная корреляция (синхронное возмущение), статистическая независимость колебаний (полное отсутствие корреляции) и гипотеза бегущей замороженной волны. Ни одна из применяемых гипотез не отражает в должной мере многообразия сейсмического воздействия.

7. В развитие известных гипотез о корреляции движения точек земной поверхности автором предложено два варианта новой гипотезы представления воздействия в виде суммы бегущей замороженной волны и некоррелированных возмущений под опорами. Первый вариант представляет бегущую замороженную волну в виде случайного процесса. Второй вариант рассматривает представление бегущей волны в виде импульса скорости. В работе высказаны соображения о разделении ускорений и смещений между компонентами воздействия на основе имеющихся сейсмологических данных.

8. Для предлагаемых гипотез о разделении воздействия автором предложено совершенствование расчетных формул ЛСМ, основанное на условном удвоении числа опор рассчитываемой конструкции, принятое из предположения о том, что в месте расположения каждой опоры действует каждая составляющая воздействия.

9. С использованием предложенного метода расчета многоопорных сооружений на сейсмические нагрузки автором разработано программное обеспечение и выполнены расчеты неразрезных балок и бесшар-

нирной арки в грунтовой среде, а также проанализирован ход опорных частей балочных разрезных мостов.

Основные материалы диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Гиман JI.H. Особенности расчета сейсмостойкости многоопорных большепролетных конструкций // Доклад на международной конференции «Надежность и безопасность зданий, сооружений в условиях особых воздействий» 29-30 ноября 2001г. ПГУПС, Санкт-Петербург, Россия (тезисы)

2. Уздин A.M., Гиман Л.Н., Лунев A.B. Учет несинхронности колебаний опор в расчетах мостов и трубопроводов на сейсмические воздействия //Доклад на IV Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием, г.Сочи, Россия 9-13 октября 2001г. (тезисы)

3. Гиман Л.Н. Оценка влияния корреляции форм колебаний и возмущения опор на величину сейсмической нагрузки для многопролетных сооружений // Доклад на V Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием, г.Сочи, Россия 21-26 сентября 2003г. (тезисы, с. 107)

4. Гиман Л.Н., Трегубенко O.A. Инженерный анализ сейсмического воздействия для Камчатского региона // «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2000. №2, с.21-22.

5. Уздин A.M., Гиман Л.Н. К вопросу расчета на сейсмические воздействия протяженных сооружений с дискретными опорами // «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2002. №2, с. 18-22.

6. Гиман Л.Н., Лунев A.B. Учет центростремительных ускорений при определении инерционных сейсмических нагрузок // «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2002. №2, с.23-26.

7. Доронин Ф.А., Гиман J1.H., Федотова И.А., Сахаров O.A. «Расчет многоопорных конструкций на сейсмическое воздействие» // Доклад на 12-ой Европейской конференции по сейсмостойкому строительству (г. Лондон, Англия) 9-13 сентября 2002г.

8. Фрезе М.А., Гиман Л.Н. «Учет взаимодействия арочной металлической гофрированной конструкции с грунтовой средой» // Краткие Тезисы IV Савиновских Чтений 2004 г., с.7-8, ПГУПС, ВНИИГ

9. Гиман Л.Н. «Расчет мостов и других многопролетных сооружений по линейно-спектральной методике с учетом несинхронного возмущения их опор» // Краткие Тезисы IV Савиновских Чтений 2004г., с.28, ПГУПС, ВНИИГ

10. Гиман Л.Н., Блинкова К., Гарань Ю., Дятлова Е. «Расчет многопролетных сооружений с дискретным опиранием с учетом несинхронности колебаний их опор.» // Тезисы докладов 64-ой Научно-технической конференции с участием студентов, молодых специалистов и ученых «Неделя науки-2004», ПГУПС, 2004 г., с.43.

11. Гиман Л.Н. «Расчет мостов и других многопролетных сооружений по линейно-спектральной методике с учетом несинхронного возбуждения опор» П «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2005. №1, с. 3-6.

12. Фрезе М.А., Гиман Л.Н. «Учет взаимодействия арочной металлической гофрированной конструкции с грунтовой средой» // «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2005. №1, с. 46-50.

13. Гиман Л.Н. «Разделение сейсмического воздействия на бегущую волну и случайный некоррелированный процесс при расчете многоопорных конструкций» // Тезисы докладов 6-ой Европейской конференции молодых ученых и научных работников в сфере транспорта и телекоммуникаций "TRANSCOM 2005". Жилина, Словакия 27-29 июня 2005г. с. 29-32.

14. Уздин A.M., Гиман JI.H. «Об одной форме представления сейсмического воздействия для оценки корреляции колебаний точек дневной поверхности при расчете многоопорных конструкций» «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений». Москва, 2005, №5.

15. Уздин A.M.. Гиман Л.Н. «Задание смещений при расчете сейсмостойкости сооружений и построении шкал балльности» // Доклад на VI Российской национальной конференции по сейсмостойкому строительству и сейсмическому районированию с международным участием, г.Сочи, Россия 19-23 сентября 2005г. (тезисы, с.23)

Подписано к печати Z&-£Ое>5~ Печ. л. - 1.5

Печать офсетная. Бумага для множит. Ann. Формат 60x84 1/16 Заказ № Тираж 100 экз.

Тип. ПГУПС 190031, С.-Петербург, Московский пр., д. 9

I

I

л

t

"210 76

РНБ Русский фонд

2006-4 18563

{

к

раздела V Наименование раздела №№ страниц

Оглавление

Введение

1 Анализ состояния исследуемого вопроса

1.1 Краткий обзор развития методов оценки сейсмостойкости зданий и сооружений

1.2 Анализ повреждений многопролетных сооружений при сейсмических воздействиях

1.3 Анализ методов расчета протяженных многопролетных конструкций

1.4 Цель и метод исследований

2 Развитие спектральной методики для оценки сейсмостойкости протяженных сооружений

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

2.2 Спектральный метод оценки сейсмических нагрузок

2.2.1 Общий случай определения инерционной сейсмической нагрузки для демпфированной системы

2.2.2 Определение инерционной сейсмической нагрузки для слабодемпфированных систем

2.3 Определение расчетных усилий в многоопорной конструкции

2.3.1 Определение расчетных усилий от инерционной сейсмической нагрузки

2.3.2 Определение усилий от квазистатического смещения опор

2.4 Анализ полученных результатов

2.4.1 Пример расчета однопролетной балки с шарнирными опорами

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

2.5 Выводы по главе

3 Совершенствование методов оценки взаимных смещений опор и корреляция их возмущений

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

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

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

3.4 Анализ полученных результатов

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

4.1 Расчет много пролетных неразрезных балок

4.1.1 Уравнения колебаний многопролетного трубопровода

4.1.2 Программное обеспечение для неразрезных балок на сейсмические воздействия

4.1.3 Анализ сейсмических колебаний неразрезных балочных систем при несинхронном возмущении опор

4.2 Расчет арочного пролетного строения из металлических гофрированных конструкций

4.2.1 Основные уравнения для оценки сейсмостойкости арочного пролетного строения

4.2.2 Алгоритм и программа расчета арок из МГК

4.3 Оценка хода подвижной опорной части балочных разрезных мостов

Сейсмически опасные районы занимают около 20% территории России. В этих районах строится и проектируется большое число различного рода сооружений. Среди этих сооружений важное значение имеют протяженные многоопорные конструкции. К их числу относятся мосты, виадуки, путепроводы, нефте- и газопроводы, большепролетные промышленные и зрелищные здания. Однако, до настоящего времени расчет конструкций на сейсмические воздействия производится по так называемому спектральному методу, который разработан применительно к моделированию сооружения консольным стержнем, опирающимся на грунт в одной точке, через которую на сооружение передается сейсмическое воздействие. Применение такого подхода к расчету многоопорных конструкций эквивалентно гипотезе об одинаковом синхронном возмущении всех опор. Совершенно очевидно, что для большепролетных сооружений эта гипотеза несправедлива. Во многих случаях инженеру приходится сталкиваться с конструкциями, у которых опоры находятся в разных сейсмогеологических условиях. Например, у больших мостов береговые опоры находятся, как правило, на скальном плотном основании, а русловые опоры на рыхлых аллювиальных отложениях. Этот эффект приводит к массовым повреждениям рассматриваемых сооружений при сейсмических воздействиях. Однако, до настоящего времени он никак не отражен в нормативной литературе. Сказанное определяет актуальность темы диссертации.

Исходя из сказанного, целью диссертационной работы явилось построение методики расчета многоопорных сооружений на сейсмические воздействия.

Научная новизна работы заключается в следующем:

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

2. Разработан вариант ЛСМ, позволяющий в рамках существующих 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.

3. Выполнена оценка влияния неоднородного (непропорционального) демпфирования на колебания многоопорных конструкций.

4. Предложен новый 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.

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

• установлено наличие перегруза крайних опор и пролетов много пролетных неразрезных балок, вызванное появлением кососимметричных 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 взаимные смещения опор балочных разрезных систем.

Практическая ценность диссертационной работы заключается в:

1. Создании методики, позволяющей проводить расчеты протяженных сооружений с использованием или при минимальной модернизации существующих программных средств для расчета сейсмостойкости сооружений.

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 на нескальных основаниях.

Достоверность основных положений диссертационной работы подтверждается использованием апробированных методов математики и механики, 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.

Реализация работы. Выполненные исследования внедрены в ряд инструктивных документов:

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

• в Проект Руководства по расчету и проектированию металлических гофрированных конструкций (МГК) на железных дорогах. Автором подготовлена в этот документ методика расчета арочных пролетных строений из МГК и обоснована возможность их применения в районах с сейсмичностью в 9 баллов на нескальных основаниях.

Кроме того, предложения автора включены в Технические условия по проектированию уникального железнодорожного моста через пролив Невельского, выполненного в 2001 г. в НИИ мостов и дефектоскопии.

5. ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования позволяют сделать следующие общие выводы

1. Протяженные многопролетные конструкции - мосты, виадуки, трубопроводы, цеха промышленных зданий больших пролетов, зрелищные сооружения и т.п. являются важными сооружениями, имеющими широкое распространение в строительстве, в том числе в высокосейсмичных районах. Поэтому задача обеспечения сейсмостойкости такого рода сооружений является важной народнохозяйственной задачей.

2. Выполненный анализ состояния теории сейсмостойкости показывает, что существующие нормативные методы расчета сооружений на сейсмические воздействия ориентированы на расчет точечных сооружений, моделируемых консольным стержнем. Сейсмическое воздействие для такого сооружения задается в одной точке опирания сооружения на основание. В связи с этим, возникает проблема расчета многоопорных сооружений, поскольку для них требуется задавать воздействие под каждой из опор.

3. Анализ повреждений протяженных многоопорных сооружений при сейсмических воздействиях показывает, что характер этих повреждений не соответствует гипотезе о синхронном возмущении основания, как это получается при точечном сооружении. При сильных землетрясениях имеют место существенные повреждения протяженных конструкций, которые приводят в первую очередь к падению надстроек или пролетных строений мостов с опор или к разрушению опор. Хотя по нормативной методике расчета такие повреждения не должны возникать. Для протяженной конструкции характерно возникновение крутильных колебаний симметричных сооружений вследствие неоднородности поля ускорений по длине сооружения и повреждения сооружений, вызванных взаимным смещением опор, которые на практике колеблются несинхронно. Это указывает на необходимость развития нормативных методов расчета применительно к протяженным многоопорным сооружениям.

4. Вопросы учета несинхронности возмущения достаточно важны при обосновании проектов сейсмостойких сооружений. Им уделялось большое внимание в литературе. В частности, выявлены причины несинхронности колебаний сооружений и проведены серьезные теоретические исследования по построению математических моделей колебаний таких сооружений, как в случайной, так и в детерминистской постановке. Однако эти методы не могут пока быть использованы в проектной практике, поскольку они не увязаны с существующими нормативными методами расчета.

5. Основным методом расчета сейсмостойкости сооружений в настоящее время является линейно-спектральный (ЛСМ), который исходит из задания спектральной кривой на площадке строительства. Этот метод хорошо зарекомендовал себя в практике сейсмостойкого строительства. Сооружения, запроектированные в соответствии с нормативным спектральным методом, удовлетворительно переносят землетрясения расчетной силы.

Расчеты по акселерограммам землетрясений проводятся в настоящее время для особо ответственных сооружений, когда имеется возможность обоснованного задания пакета расчетных акселерограмм. Расчет на единичную акселерограмму скорее дезориентирует проектировщика, поскольку его можно рассматривать как единичную реализацию случайного процесса. Анализ показывает, что основной базовой расчетной методикой в настоящее время и в ближайшем будущем является, и будет являться расчет по ЛСМ.

Поэтому основной задачей развития теории расчета многоопорных сооружений является совершенствование спектрального метода с учетом несинхронного возмущения их опор.

6. Основной проблемой, возникающей при использовании ЛСМ, является обоснованное задание возмущений под опорами. Кроме того, возникает задача придания расчетным формулам вида, соответствующего нормативному, с тем, чтобы обеспечить преемственность разрабатываемого и нормативного методов расчета. При этом под каждой из опор необходимо задавать свою спектральную кривую.

7. Разработанный в диссертации вариант ЛСМ аналогичен нормативному варианту. В развитие нормативных методов расчета, предложенный автором вариант позволяет задать сейсмическое воздействие под каждой из опор, то есть, свою спектральную кривую и расчетную балльность для каждой опоры. Этого оказывается достаточным для расчета статически определимых систем, а для расчета статически неопределимых систем необходимо дополнительно задать расчетное смещение основания.

8. Выполненные разработки позволили привести форму расчета протяженных многоопорных конструкций к привычной нормативной и использовать для оценки сейсмостойкости существующие методики и программные комплексы. Предложенный подход позволяет сохранить в принципе методику СНиП для определения сейсмической инерционной нагрузки. В отличие от СНиП возникает необходимость вычисления сейсмических сил от возмущения каждой из опор, то есть предлагается строить столько матриц сейсмических сил, сколько опор имеет сооружение.

9. Анализ сейсмических колебаний многоопорных конструкций показывает, что для них характерно три особенности, отличающие их работу при землетрясениях от работы обычных зданий. К числу этих особенностей относятся

• Снижение сейсмической инерционной нагрузки по симметричным формам колебаний вследствие несинхронности возмущения опор;

• Появление дополнительной инерционной нагрузки по кососимметричным формам колебаний, возникающим у многоопорных конструкций даже при симметричном в статистическом смысле возбуждении;

• Возникновение дополнительных усилий в сооружении, вызванных квазистатическим смещением опор.

10. Важной особенностью расчета протяженного сооружения является необходимость оценки квазистатических усилий, вызванных смещениями отдельных опор. Выполненный анализ показывает, что возможные смещения точек дневной поверхности при землетрясениях весьма значительны, а их оценки характеризуются большим разбросом. Это самым существенным образом влияет на результаты расчетов сейсмостойкости протяженных статически неопределимых систем и принимаемые проектные решения. В связи с этим для расчета сейсмостойкости многопролетного сооружения требуется задание дополнительной сейсмологической информации: расчетных смещений основания, а также корреляции смещений дневной поверхности в местах расположения опор.

11. В диссертационной работе проанализировано применение трех известных гипотез учета корреляции смещений дневной поверхности в местах расположения опор: полная корреляция (синхронное возмущение), статистическая независимость колебаний (полное отсутствие корреляции) и гипотеза бегущей замороженной волны. При этом показано, что ни одна из применяемых гипотез не отражает в должной мере многообразия сейсмического воздействия.

12. В развитие известных гипотез о корреляции движения точек земной поверхности автором предложено два варианта новой гипотезы представления воздействия в виде суммы бегущей замороженной волны и некоррелированных возмущений под опорами. Первый вариант представляет бегущую замороженную волну в виде случайного процесса. Второй вариант, характерный для описания колебаний в эпицентральных зонах сильных землетрясений, рассматривает представление бегущей волны в виде импульса скорости. В работе высказаны соображения о разделении ускорений и смещений между компонентами воздействия на основе имеющихся сейсмологических данных.

13. Для предлагаемых гипотез о разделении воздействия автором предложено совершенствование расчетных формул ЛСМ, основанное на условном удвоении числа опор рассчитываемой конструкции, принятое из предположения о том, что в месте расположения каждой опоры действует каждая составляющая воздействия. Важным при этом явился вопрос об учете корреляции различных составляющих воздействия между собой и вклад от каждой составляющей в величину сейсмического воздействия. В связи с использованием предлагаемой методики по определению смещений, вызванных не только взаимным смещением опор, но и инерционной сейсмической нагрузкой в работе предложено решение вопроса о распределении ускорений между составляющими воздействия, а также построены кривые динамичности для каждой из составляющей воздействия.

В результате были получены формулы для определения усилий и смещений в элементах многоопорной конструкции по предлагаемой методике с учетом разделении воздействия на две составляющие. Анализ статистических параметров составляющих воздействия показал, что, по крайней мере, для сооружений ограниченной гибкости (с периодом колебаний до 2 с) составляющую воздействия в виде импульса скорости можно рассматривать как детерминистский процесс, параметры которого однозначно определяются параметрами возможного очага землетрясения -прогнозируемой магнитудой и гипоцентральным расстоянием.

14. При выводе предложенных в работе формул соблюдался один из основных принципов — преемственность существующей нормативной методики. Для точечных сооружений расчет по предложениям автора полностью совпадает с нормативным.

15. С использованием предложенного метода расчета многоопорных сооружений на сейсмические нагрузки автором разработано программное обеспечение и выполнены расчеты неразрезных балок и безшарнирной арки в грунтовой среде, а также проанализирован ход опорных частей балочных разрезных мостов.

16. Для неразрезных балок наиболее четко проявляются общие закономерности колебаний протяженных многоопорных конструкций -снижение нагрузок по симметричным формам колебаний, возникновение кососимметричных форм колебаний и появление усилий в балке вследствие квазистатического смещения опор. Вследствие появления кососимметричных форм колебаний крайние пролеты неразрезной балки всегда оказываются перегруженными. На примере неразрезных балок проиллюстрированы особенности их расчета при различном уровне воздействия под опорами. В частности, показано, что применяемый на практике расчет протяженного сооружения, исходя из максимальной балльности, одинаковой для всех опор,

• в целом существенно завышает нагрузку на балку, однако при этом в крайних пролетах возможны ошибки, которые могут привести к результатам не в запас прочности. При наличии массивных опор для расчета многопролетных балок важным является совместный учет несинхронности возмущения и корреляции форм колебаний опор.

17. Гибкие арки из МГК допускается использовать при сейсмичности площадки строительства до 9 баллов включительно независимо от типа грунтов основания. Причем на податливых грунтах арки из МГК ведут себя лучше, чем на плотном скальном основании. Усиление гофр железобетонными поясами жесткости не ведет к повышению сейсмостойкости арок, а наоборот, существенно снижает ее. МГК выдерживают расчетную сейсмическую нагрузку без указанных поясов. Пояса, в силу своей жесткости, воспримут сейсмическую нагрузку, разрушатся и вызовут дополнительный перегруз, опасный для гофр. Усиление гофр может быть целесообразно при использовании сравнительно податливых ребер жесткости, способных к пластическому деформированию совместно с основной конструкцией.

18. Выполненный в работе анализ взаимных смещений опор балочных разрезных мостов и оценка хода опорной части показали, что, вывод о том, что несинхронность возмущений опор многопролетных сооружений является основной причиной сброса пролетных строений с опор, полученный ранее И.О.Кузнецовой и Т.М. Азаевым, в целом справедлив. Но оценки смещений, вызванных взаимными смещениями опор, в этой работе несколько завышены, по сравнению со смещениями, возникающими в результате реальных землетрясений. Предлагаемый в диссертации метод разделения воздействия позволяет объяснить фактические повреждения многопролетных конструкций в процессе сейсмических колебаний.

1. Аверьянова В.Н., Баулин Ю.И., Кофф Г.Л. и др. Комплексная оценка сейсмической опасности территории г. Грозного. // Москва, Минстрой России, 1996г.

2. Азаев Т.М., Кузнецова И.О., Уздин A.M. Оценка сейсмостойкости мостов по условию сброса пролетных строений с опор. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений, 2003, №1, с.38-42.

3. Айзенберг Я.М. Сейсмическое зонирование для строительных норм. Сейсмостойкое строительство, №6, 2000 г., с.40-43.

4. Айзенберг Я.М., Залилов К.Ю. Генерирование расчетного ансамбля синтетических акселерограмм и исследование влияния их параметров на сейсмическую реакцию сооружения. // Расчет и проектирование зданий для сейсмоопасных районов. -М.: Наука., 1988, с.5-14.

5. Айзенберг Я.М., Килимник Л.Ш. О критериях предельных состояний и диаграммах "восстанавливающая сила-перемещения" при расчетах на сейсмические воздействия. //В сборнике "Сейсмостойкость зданий и инженерных сооружений"-М.-Стройиздат. 1972.-С.46-61.

6. Барштейн М.Ф. Воздействие нерегулярной волны на сквозные инженерные сооружения. // Строительная механика и расчет сооружений. 1964, №1, с.31-41.

7. Барштейн М.Ф. Колебания протяженных в плане сооружений при землетрясении. // Строительная механика и расчет сооружений. 1968, №6, с.30-36.

8. Бирбраер А.Н. Расчет конструкций на сейсмостойкость. СПб, Наука, 1998, 254 с.

9. Биргер И.А., Пановко Я.Г. Прочность. Устойчивость. Колебания. Справочник Т.1 -М.: Машиностроение.-1968.- с.287-416.

10. Ю.Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. // М.: Госстройиздат, 1961, 202 с.

11. П.Ветошкин В.А., Костарев В.В., Щукин АЛО. Вопросы практического использования современных методов расчетов энергооборудования на сейсмостойкость // Труды ЦКТИ, 1984, Вып. 212, с. 3-13.

12. Власов Д.Ю., Долгая A.A. Влияние ошибок в длиннопериодной области акселерограммы на расчетные смещения сейсмоизолирующих фундаментов.//Экспресс-информация ВНИИИС. Сер.М.Сейсмостойкое строительство.-1995.-Вып.2.- с.32-37.

13. Гехман A.C. Сейсмостойкость магистральных трубопроводов. // М. Стройиздат, 1976 г.

14. Гиман JT.H., Лунев A.B. Учет центростремительных ускорений при определении инерционных сейсмических нагрузок //Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М.: ВНИИНТГТИ, 2002. №2, с.23-26.

15. Гиман Л.Н., Уздин A.M. К вопросу расчета на сейсмические воздействия протяженных сооружений с дискретными опорами. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2002, №2, с. 18-23.

16. Гольденблат И.И., Николаенко H.A., Поляков C.B., Ульянов C.B. Модели сейсмостойкости сооружений // М.: Стройиздат, 1979, 251 с.

17. Гроссман А.Б. Колебания протяженных сооружений при сейсмических воздействиях//Ташкент, 1964, с.15-21. (Науч. тр. ТашЗНИИЭП; Вып. 6).

18. Грайзер В.М. «Истинное» движение почвы в эпицентральной зоне». // М.: «Наука», 1984, 198 с.

19. Долгая A.A., Индейкин A.B., Уздин A.M. Теория диссипативных систем. //СПб, ПГУПС, 1999,99с.

20. Долгая A.A. Моделирование сейсмического воздействия коротким временным процессом. // Э-И. ВНИИНТПИ. Сер. «Сейсмостойкое строительство», Вып. 5-6., 1994. С.56-63.

21. Ильичев В.А. Динамическое взаимодействие сооружений с основанием и передача колебаний через грунт. // Динамический расчет сооружений на специальные воздействия. М.: Стройиздат, 1981, С.114-128.

22. Ильичев В.А. Исследования по динамике и сейсмостойкости оснований и фундаментов. Труды НИИОСП, 1981 .-вып. 75.- с. 138-153.

23. Иванов П.Л. Грунты и основания гидротехнических сооружений.- М.:, Высшая школа, 1985, 352 с.

24. Инструкция по оценке сейсмостойкости эксплуатируемых мостов на сети железных и автомобильных дорог (на территории Туркменской ССР) // Ашхабад:Ылым,1988, 106 с.

25. ЗГКарапетян Б.К., Карапетян Н.К. Сейсмические воздействия на здания и сооружения. // М.: Наука, 1978, 159 с.

26. Карцивадзе Г.Н. Сейсмостойкость дорожных искусственных сооружений при сильных землетрясениях/М.,Траспорт,1974, 260 с.

27. Килимник Л.Ш. Методы целенаправленного проектирования в сейсмостойком строительстве. М., Наука, 1985.-155.

28. Клаф Р., Пензиен Дж. Динамика сооружений.//М.-Стройиздат.-1979.-с.320.

29. Клячко М.А. Землетрясение и мы. // СПб.: РИФ «Интеграф», 1999, 236 с.

30. Корчинский И.Л, Жунусов Т.Ж. Кардинальные вопросы сейсмостойкого строительства// Алма-Ата, Казпромстойниипроект, 1988, 131 с.

31. Корчинский И.Л. Влияние протяженности зданий на величину действующей на нее сейсмической нагрузки // Сейсмостойкость промышленных зданий и инженерных сооружений. М.: Стройиздат, 1962, с. 161-170.

32. Корчинский И.Л. и др. Основы проектирования зданий в сейсмических районах. // М.: Госстройиздат, 1961, 488 с.

33. Корчинский И.Л. Расчет сооружений на сейсмические воздействия // Научное сообщение ЦНИПС, М.: Гос. изд. по строительству и архитектуре, 1954, 76 с.

34. Кейлис-Борок В.И., Нерсесов И.А.,Яглом A.M. Методы оценки экономического эффекта сейсмостойкого строительства // М., АН СССР, 1962,46с.

35. Корчинский И.Л., Петров A.A. Рекомендации по расчету зданий с жесткими перекрытиями на сейсмические воздействия с учетом протяженности и перегрузок. // М.: ЦНИИ ПСК, 1973, 34 с.

36. Кузнецова И.О. Основные проблемы оценки сейсмостойкости железнодорожных мостов. Сейсмостойкое строительство. М.: ВНИИНТПИ, 2002, вып.2, с.3-6

37. Кузнецова И.О., Лунев А., Ткаченко A.C., Уздин A.M. Оценка хода подвижных опорных частей при сейсмическом воздействии. Сейсмостойкое строительство. -М.: ВНИИНТПИ, 2002, вып.2, с.7-8

38. Кузнецова И.О., Уздин A.M. Современные проблемы сейсмостойкости мостов. (По материалам 12-ой Европейской конференции. Лондон. Сентябрь, 2002) //Сейсмостойкое строительство, №4, с.63-68.

39. Ломбардо В.Н. Задание сейсмической информации при расчетах сейсмостойкости сооружений.// Известия ВНИИТ, 1973, т. 103, с. 164-170.

40. Лятхер В.М. и др. Динамика сплошных сред в расчетах гидротехнических сооружений // М.: Энергия, 1976, 391 с.

41. Михайловский Л.Е., Махорин A.A. Особенности проектирования и строительства лавинозащитных галерей из металлических гофрированных конструкций в сейсмических районах. // «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений» №2, 2004, стр. 9-12.

42. Медведев C.B., Шпонхойер В., Карник В. «Шкала сейсмической интенсивности MSK-64» // М.: Наука, 1965. 18 с.

43. Назаров А.Г. Метод инженерного анализа сейсмических сил. Издательство АН Арм. ССР. Ереван: 1959. - 141 с.

44. Назаров Ю.П., Николаенко H.A. Динамика и сейсмостойкость сооружений. // М.: Стройиздат, 1988, 312 с.

45. Напетваридзе Ш.Г. Вопросы усовершенствования существующей методики определения сейсмической нагрузки // Сейсмостойкость сооружений. Тбилиси, Мецниерба, 1965, с.5-36.

46. Пак Э.Ф., Лапин В.А., Минеева Л.Е. Колебания протяженных одноэтажных промышленных зданий при сейсмических воздействиях. // Расчет и проектирование зданий для сейсмоопасных районов М.: Наука, 1988, с. 5357.

47. Пейчев М.М., Уздин A.M. К вопросу учета демпфирования в рамках СНиП «Строительство в сейсмических районах» // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001, №3, с. 37-39.

48. Петров A.A. Рекомендации по расчету протяженных и высотных металлических конструкций на сейсмические и динамические ветровые воздействия. // С.Петербург, Изд. ВНИИГ, 1993, 175 с.

49. Петров A.A., Базилевский C.B. Исследование колебаний висячего моста с балкой жесткости при действии на опоры бегущей сейсмической волны. -Реф. Сб. ЦНИИС «Сейсмостойкое строительство (отечественный и зарубежный опыт)», М., 1975, вып.2, с.48-52.

50. Петров A.A., Базилевский C.B. Руководство по расчету большепролетных конструкций на динамические воздействия ветра и сейсмики. ЦИНИС,М., 1979, 40с.

51. Петров A.A., Базилевский C.B. Учет взаимной корреляции между обобщенными координатами при определении сейсмических нагрузок. -Реф.инф. «Сейсмостойкое строительство (отечественный и зарубежный опыт)», серия XIV, ЦИНИС, М., 1978, вып.5, с.23-28.

52. Петров A.A. Вероятностный метод оценки сейсмической реакции мостов с большими пролетами. // Сейсмостойкость транспортных и сетевых сооружений, М.: Наука, 1986, с. 19-30.

53. Петров A.A. Колебания висячих систем при случайном движении опор. //Проектирование металлических конструкций, 1975, №2(57), с.39-45.

54. Петров A.A. Разложение нагрузок, вызванных бегущими волнами, по формам свободных колебаний сооружений. // Сб. Материалы по металлическим конструкциям. М.: Стройиздат, 1977, Вып. 20, с.63-71.

55. Петров A.A. Рекомендации по расчету высоких башен и мачт на динамические ветровые воздействия. // М.: ЦНИИПСК им. Мельникова, 1983, 28с.

56. Петров A.A. Руководство по расчету на сейсмические воздействия зданий с учетом их протяженности и перегрузок. // М.: ЦПИИПСК, 1976, 20с.

57. Петров A.A. Сейсмоколебания протяженных зданий. // Строительство и архитектура Узбекистана. Ташкент, 1967, №4Б с. 30-36.

58. Петров A.A. Суммирование сейсмических усилий по формам колебаний сооружений с учетом взаимной корреляции обобщенных координат. // НТРС Строительство в особых условиях. Сейсмостойкое строительство, ВНИИС, Сер. 14, Вып. 11, 1982, с. 1-5.

59. Петров A.A. Учет конечной скорости распространения сейсмических волн при расчетах протяженных зданий. // Методы расчета сооружений как пространственных систем на сейсмические воздействия. М.: Стройиздат, 1981, с.37-63.

60. Петров A.A. Учет пространственной корреляции сейсмических ускорений при расчете большепролетных сооружений. // Реф. инф. Сейсмостойкое строительство (отечественный и зарубежный опыт), М.:, ЦИНИС, Сер. XIV1978, Вып.З, с.10-14.

61. Петров A.A. Учет протяженности зданий в расчетах на сейсмические воздействия. //Ташкентское землетрясение и вопросы сейсмостойкого строительства. Ташкент «ФАН», АН УзССР, 1970, с 71-87.

62. Петров A.A. Определение сейсмических нагрузок на висячие системы с учетом сдвига по фазе смещения опор. // Сейсмостойкое строительство, 1974, №5, с. 16-20.

63. Петров A.A., Базилевский C.B. Руководство по расчету большепролетных конструкций на динамические воздействия ветра и сейсмики. // М.: ЦИНИС,1979, 40с.

64. Петров A.A., Базилевский C.B., Гусев М.А. Большепролетные и высокие сооружения при случайных динамических воздействиях. Обзорнаяинформация / ВНИИС, серия 8. Строительные конструкции. М., 1984, вып.2, 56с.

65. Полтавцев С.И., Айзенберг Я.М., Г.Л.Кофф, Мелентьев A.M., Уломов В.И. Сейсмостойкое районирование и сейсмостойкое строительство (методы, практика, перспектива), М. ГУП ЦПП, 1998, 259 с.

66. Поляков C.B. и др. Проектирование сейсмостойких зданий // М.: Стройиздат, 1971,256с.

67. Поляков C.B., Айзенберг Я.М., Жаров A.M., Черкашин A.B. Карпатское землетрясение 4 марта 1977 года и его последствия на территории СРР. //Сейсм. строительство. 1977.- 8.- с.39-43.

68. Пшеничкина В.А., Бочарников И.В. Корреляция обобщенных координат при различном виде спектральной плотности сейсмической нагрузки // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. М.: ВНИИНТПИ, 2004, №3, с. 20-25.

69. Рассказовский В.Т. Основы физических методов определения сейсмических воздействий.//Ташкент, Фан.-1973.-с. 160.

70. Рассказовский В.Т., Алиев И.Х., Абдалимов Э. Влияние неоднородности сейсмического поля на реакции одноэтажных промышленных зданий. // Расчет и проектирование зданий для сейсмоопасных районов М.: Наука, 1988, с. 46-52.

71. Рекомендации по заданию сейсмических воздействий для расчета зданий разной степени ответственности. // С.-Петербург Петропавловск-Камчатский, КамЦентр, 1996, 12с.

72. Савинов O.A. Современные конструкции фундаментов под машины с динамическими нагрузками и их расчет. // JI.-M.: Стройиздат, 1964. 200 с.

73. Савинов O.A., Альберт И.У., Кауфман Б.Д., Уздин A.M. Сейсмозащитные фундаменты реакторных отделений АЭС// М.,Информэнерго, 1988,64 с.

74. Сахаров O.A. Назначение расчетного ускорения с учетом новых карт сейсмического районирования. Сейсмостойкое строительство, №2, 2002 г. С.48-49

75. Сейсмическая сотрясаемость территории СССР. // Под ред. Ю.В.Ризниченко. М., Наука, 1979, 192 с

76. Сейсмический риск и инженерные решения. // Пер. с англ. / под ред. Ц. Ломнитца и Э. Розенблюта. М.: Недра, 1981, 375с.

77. Смирнов А.Ф., Александров A.B., Лащеников Б.Я., Шапошников H.H. Строительная механика. Динамика и устойчивость сооружений// М.,Стройиздат, 1984,416 с.

78. Тананайко О.Д., Уздин A.M., Шварц М.А. К вопросу о пространственном расчете плотин на сейсмические воздействия. Гидротехническое строительство, 1981, №11,с.22-24.

79. Тяпин А.Г. Учет взаимодействия фундаментов через грунт в задачах расчета на сейсмические воздействия. // Строительная механика и расчет сооружений. 1985, №3, с.46-49.

80. Уздин A.M. Докторова А.О., Петров В.А. «Развитие метода декомпозиции для задания сейсмического воздействия на сооружения», «Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений», 2001, вып. 2, стр 13-15.

81. Уздин A.M., Долгая A.A. Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизолирующих фундаментов. // М.: ВНИИНТПИ, 1997, 76 с.

82. Уздин A.M. Об учете рассеяния энергии при оценке сейсмостойкости транспортных сооружений// Сейсмостойкость транспортных и сетевых сооружений // М.: Наука, 1986, с.35-44.

83. Уздин A.M. Оценка статистических характеристик расчетного воздействия при заданной сейсмичности площадки строительства. Сейсмостойкое строительство, 2000, №2, с.3-4.

84. Уздин A.M. Уточнение коэффициента сочетаний сейсмической и подвижной нагрузок при расчете железнодорожных мостов. Экспресс-информация "Сейсмостойкое строительство", 1983, Вып. 10, с.20-23

85. Уздин A.M., Долгая A.A. Расчет элементов и оптимизация параметров сейсмоизолирующих фундаментов. // М.: ВНИИНТГТИ, 1997, 76 с.

86. Уздин A.M., Сандович Т.А., Аль-Насер-Мохомад Самих Амин. Основы теории сейсмостойкости и сейсмостойкого строительства зданий и сооружений. // СПб.: ВНИИГ, 1993, 175 с.

87. ОО.Федеральный закон «О техническом регулировании», принят Госдумой 15.12.2002, одобрен Советом Федерации 18.12.2002

88. Фомин В.М. Воздействие сейсмических волн на длинные трубопроводы. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2000, №4, с 22-25.

89. Фомин В.М. К сейсмическому проектированию протяженных конструкций. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2001, №1, с 3235.

90. Фомин В.М. Колебания длинных путепроводов. // Сейсмостойкое строительство. Безопасность сооружений. 2000, №3, с 31-36.

91. Хачиян Э.Е. Некоторые прикладные вопросы теории сейсмостойкости сооружений. М.: Наука, 1981.-203 с.

92. Храпков А. Л., Цыбин A.M., Кауфман Б. Д. Расчетно-теоретические исследования сейсмостойкости оборудования АЭС//Известия ВННИГ им. Б.Е.Веденеева, 1981 ,т. 148,с.9-18.

93. Юб.Цейтлин А.И. Об учете внутреннего трения в нормативных документах по динамическому расчету сооружений// Строительная механика и расчет сооружений, 1981 ,N4,c.33-3 8

94. Шебалин Н.В. Методы использования инженерно-сейсмологических данных при сейсмическом районировании. // Сейсмическое районирование территории СССР. М.: Наука, 1968, с.95-111.

95. Шестоперов Г.С. Сейсмостойкость мостов.-Транспорт, 1984.-143 с.

96. Aiken I.D. Kelly J.M. & P.Mahmoodi. The application of viscoelastic dampers to seismically resistant structures. Proceedings of Fourth U.S. National conference on Earthquake Engineering. May 20-24, 1990, Palm Springs, California. Vol.3, p.459-468.

97. Bogdanoff J.L., Goldberg J.E., Schiff A.J. The effect of ground transmission time on the response of long structures. // Bull. Seism. Soc. Am. 55, 1965, 627-640p.

98. Dong K.K., Wieland M. Application of response spectrum method to a bridge subjected to multiple support excitation. // The proceedings of the 9-th World conference on earthquake engineering (9-th WCEE), Tokyo, Japan; Vol. VI, p. 531-536, 1988.

99. Duarte R.T. The possibility of simplifying seismic design analysis due to uncertainty in future ground motion. // Proceedings of the 10 European Conference on Earthquake Engineering, Viena, 1994, Vol.2, pp. 831-837.

100. Eathquake Resisnant Regulations a World List // International Association for Eathquake Engineering, 1970, 465 p.

101. Faccioli E., Paolicci R., Rey Ju. Displacement spectra for long periods. // Earthquake Spectra, Vol.20, No.2, 2004,p.347-376.

102. Fardis M.N. Code developments in earthquake engineering. // Published byth

103. Elsevier Science Ltd. 12 European Conference on Earthquake Engineering. Paper Reference 845 University of Patras, Department of Civil Engineering, Greece, 2002.

104. Kaul M.K. Stochastic characterization of earthquakes through their response spectrum // Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 1978, Vol.6, p.497-509.

105. Kelly J.M. Earthquake resistant design with rubber. // Springer, 1997, 243 p.

106. Kiureghian A. A coherency model for spatially varying ground motions. // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 25, p. 99 111, 1996.

107. Kiureghian A. A response spectrum method for random vibration analysis of MDF systems. // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 9, p.419 — 435, 1981.

108. Kiureghian A., Neuenhofer A. Response spectrum method for multi-support seismic excitations // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 21, p.713-740, 1992.

109. Kiureghian A., Sackman J.L., Hong K-J. Seismic interaction in linearly connected electrical substation equipment // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 30, p.327 347, 2001.

110. Kiureghian A., Yutaka Nakamura. CQC modal combination rule for high-frequency modes. // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 22, p.943 956, 1993.

111. Kiureghian. A. Response spectrum method for random vibration analysis of MDF systems.// Earthquake Engineering and Structural Dynamics.-1981.-vol.9.-N5, p.419-435.

112. Lysmer J., Seed H.B. Soil-structure interaction analyses by limit elements-state of the art. // Nucl. Eng. and Des., 1978, Vol.46, No.2, p.349-365.

113. Fardis M.N. Code developments in earthquake engineering. Published by Elsevier Science Ltd. 12th European Conference on Earthquake Engineering. Paper Reference 845 University of Patras, Department of Civil Engineering, Greece, 2002

114. Menun Ch., Kiureghian A. Envelopes for seismic response vectors. // Journal of Structural Engineering, Vol.126, No.4, April, 2000.

115. Micov V.S., Petrovski J.T. Dynamic response and performance evaluation of multi-span highway bridges with displacement control. Proc. of 12-th European Conference on Earthquake Engineering. Paper Reference 197.

116. Samit Ray Chaudhuri, Vinay K. Gupta. A response-based decoupling criterion for multiply-supported secondary system // Earthquake engineering and structural dynamics, Vol. 31, p. 1541 1562, 2002.

117. Skiner R.I., Robinon W.H., McVerry G.H. An introduction to seismic isolation. New Zealand. John Wiley & Sons. 1993, 353p.

118. Werner S.D., Lee L.C., Wong H.L., Trifiinac M.D. Structural response to traveling seismic waves. // J. struct, div. ASCE, Vol. 105, p.2547 2564, 1979.

119. Wolf J.P. Foundation vibration analysis using simple physical models. // Prentice-Hall, Englewood Cliffs, NJ 07632, 1994, 423 p.

120. Wolf J.P., Song C. Finite-element modeling of unbounded media. Chichester, England, John Wiley & Sons, 332 p.

121. Zembaty Z., Rutenberg A. Soil lateral heterogeneity and spatial response spectra // The proceedings of the 12-th European conference on earthquake engineering (12-th ECEE), 9-13 September 2002, Barbican Centre, London, UK; Paper reference 149.