автореферат диссертации по строительству, 05.23.17, диссертация на тему:Взаимодействие фундаментных балок с неоднородным анизотропным набухающим основанием

московский ордена. трудового красного знамени ,.

шшнеш-строгатный институт им. в.з.куйбышева

На правах рукописи

ЧУКВУАЛИ КЕНЕТ ШОЗЧЛ^ВУ

ТИС 624.15:624.131.5

взаимодействие фэтщашггных балок с ' неоднородным анизотропным набухающим основании.!

Специальность 05.23.17 - Строительная ' ' мохашта

.• автореферат

_ .диссертации ка соискание ученой степстгл кандидата' техяччоекпх 'наук

Москва - 1591

/ /

Работа 'выполнена в Московском инженерно-строительном инс-.-

та туте ш. В.В. Куйбышева. Научный руководитель

Официальные.оппоненты

Ведущее предприятие

- доктор технических наук-; ■ профессор Демин И.И.'.

_ доктор технических наук, профессор Саргсян Л.Е.

- кандидат технических наук, доцент Атаров Н.М.

- ЦНИИСК иы. В.А.Кучеренко

30

Защита оостоится " АО » мин. ■ на заседании специализированного совета К 053.11.06

.1991 года в 15:.ча1

в Московском инзенерно-строителыюм институте игл. В.В.Куйбшева по адресу: 113114, Москва, Пйпозовая наб., дом 8, ауд. ¡Ь Ч&9 .

С диосертацией молено ознакомиться в библиотеке института..:

Просим Вас принять участие в зашито и направить Ваш отзыв . в 2-х экз. по адресу: 129337, Москва, Ярославское шоссе, д. 26,. МИСИ им.В.В.Кубйшева, Ученый совет.

Автореферат разослан

1991 г.

Ученый секретарь специализированного совета доцент, кандидат технических паук

Н.Н.Анохи«

• ; • | ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

• Актуальность теми. В связи с интенсификацией строительот--вег-и- ренонструкцкей сооружений в районах распространения набухающих грунтов большую актуальность приобретают проблемы изучения и количественного прогнозирования напряженно-дешэрмиро-ванного состояния (1ЩС) инженерша сооружений, взаимодействующих с анизотропно-набухающими основаниями. Набухающие грунты распространены в ряде районов СССР (Украина, Казахстан, Средняя Азия) и за рубеком, в частности, в Судане, Эфиопии, Нигег рыл. Отличительной особенностью такта оснований является существенная зависимость их физических характеристик от влажностно-го и напряженного состояния грунтовой среды. '

Строительная практика в СССР и за рубоном показывает, что недооценка специфических свойств а1шзотропшх набухающих грунтовых оснований приводит к неравномерной и длительной во времени деформации, которая во многих Случаях влечет за собой перенапряжение, прегдевременнкй износ иди разрушенио несущих элементов конструкций. При этом стоимость ренонтно-восстановитель-1шх работ достигает 35-45% первоначальной сметной стоимости сооружения. Поэтому, проблема уточнения и развития расчетной схе-ыы и модели основания с целью сблияения их с действителышш, а-также создание иккенерных методов расчета конструкций на шш-вотропном.набухакзщзм основании приобретает все большую значимость.

Реальные набухающие основания с неравномерным распределением ноля влажности являются типичным примером неоднородной среды. Помимо этого они обладают ярко выроя-оншии анизотропными свойствами. Такт» образом, основнымч факторами, влияющими на' НДС такого основания и взаимодействующего о ним сооружения, является зависимость параметров деформирования как. от физического состояния грунтового массива, так и от различия этих параметров по рзэкш! направлениям. Современный уровень развития экспериментальных методов исследований позволяет с достаточной степенью достоверности установить изменяемость физических и деформационных характеристик основания в зависимости от влазностно-го состояния грунта к папрэачений деформирования. Зто дает возможность, з первем прпблпяошш, определить все основные соот-ноесния теории расчета сооруконий на неоднородном анизотропно-

- 4 -

набухающем основании в замкнутом виде.

Задача разработки методов прогноза процесса набухания и его влияния на ВДС инжзнер.чых сооружений включена в общесоюзную программу научно-технических исследований ПШТ и Госстроя СССР по проблема 0.40, а также в Государственный план капиталь ного строительства Министерства строительства Федеративной Республики Нигерии.

Цель и задачи диссертации. В связи с изложенным, целью диссертационной работы является разработка комплексной методют определения ВДС фундаментных балок, взаимодействующих с анизотропным неоднородным набухающим основанием на основе метода конечных элементов (МКЭ).

Для реализации этой цели необходимо было решить следующие основные задачи:

1. Разработка методики решения нелинейной задачи инфильт-рационлого анизотропного влагопереноса при неполном водонасыще-нии енизотропно-набухающего основания.

2. Разработка методики определения ВДС неоднородного аки-зотропно-набухающего основания.

3. Разработка прикладной методики решения контактной задачи взаимодействия фундаментных балок с неоднородным анизотропным набухающим основанием.

4. Разработка единого комплекса алгоритмов и программ для решения поставленных задач на основе метода конечных элементов (МКЭ).

5. Применение разработанных теоретических положений и комплекса программ для расчета ВДС анизотропных грунтовых оснований и определения усилий в фундаментных балках, взаимодействующих с этими основаниями.

Научная новизна. В результате решения поставленных задач и проведения цикла исследований были получены следующие основные результаты:

1. Разработана методика решения нелинейной задачи инфильт-рационного анизотропного влагопереноса при неполном водонасыще-нии анизотропно-набухающего грунтового основания. •

2. Разработан метод определения ВДС неоднородного аниэот-роино-лабухающего основания. Предложены физические уравнения влсгоупругооти для случая ъ'рансворсально-нзотропной грунтовой среды, в явной ({орми учитывающие зависимости модуля общей до-

- 5 -

формации основания от илашости.

3. Для определения усилий в фундаментных балках, взаимодействующих с анизотропно-набухающим основанием, предложена расчетная методика, основанная на модификации метода Б.Н.ЗКемоч-кина - А.П.Синицнка, полностью совместимого с конечно-элементным представлением основания, а также сформулирована основные этапы применения разработанной методики к решению практических задач.

4. Ка основе предложенных в диссертации теоретических положений и расчетных методик разработан комплеко программ PG -

FIMTBEAF применительно к IBM - совместимым ПЭВМ.

5. Получены реюегаш широкого круга практически задач по прогнозу влашюстного режима, НДС в плоских неоднородных анизотропных областях произвольной конфигурации и взаимодействующих о ними фундаментных балок.

Достоверность. Предложенная в диссертации комплексная методика определения ЩО анизотропно-набухающих основании и усилий в фундаментных балках, взаимодействующих о этим основанием, проверялась путем сопоставления численных решений текстовых задач о результатами, полученными аналитическими методами, а также сравнения решений ряда задач с результатами,'полученными другими авторами. ' '

Практическая ценность. Разработанное методика расчета позволяют существенно повысить точность и качество прогноза НДС анизотропно-набухающих оснований и взаимодействующих с ними /фундаментных балок.

Внедрение результатов. Работа использована для решения ряда практических задач в разделах 1.1ч 1,2 г/б теш 31 MI-ICH им. В.В.Куйбышева "Разработка обобщенных методов прогноза физико-механических процессов в массивах несналышх грунтов" в ШИШ прикладной и теоретической геомэханики в строительство.

Апробация работы. Основше положения диссертационной работы доклзд1шались и обсуждались: на семинаре кафедры строительной механики Московского инженерно-строительного кснитута им. В.В.Куйбышева; на семинаре лаборатории механики грунтов, оснований и фундаментов под руководством проф. З.Г.Тер-Мартнрооянп.

Но защиту выносятся:

- методика прогноза влпгностного режима анизотропного грунтового основания при неполном водопосшю'пш грунта и нелинейной

зависимости коэффициентов анизотропного влагоаереноса.от влажности;

- методика определения ВДС неоднородного анизотропного набухающего основашш при явной зависимости параметров деформируемости анизотропного основания от влажности и исходного напряженного состояния анизотропного грунтового основания;

- методика определения ЭДО фундаментных балок, взаимодей--. ствукжщх с неоднородным анизотропным набухающим основанием на основе модификации метода Б.Н.Жемочкнна;

- результаты решения прикладных задач по определению ВДС неоднородных анизотропно-набухающих оснований, а также фукдэ-ментных балок, взаимодействующих с этим основанием.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и общих выводов, содержит 158 страниц, включая . 115 страниц текста, 43 рисунка. Библиография содержит 92 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Исследование динамики процесса набухания с учетом анизотропии основания требует прежде всего разработки метода прогноза влаяностного режима грунтового массива при неполном водона-сыщении грунта. Прогноз распределения влажности имеет решающее значение дня определения напряженного состояния грунтового основания при изменении уровня грунтовых вод, утечки влаги из водопроводных и канализационных сетэй, орошении, экранировании поверхности сооружений или дорожными одеадами и связанного о этим послепостроечным увеличением влажности в результате тепло-массопереноса, подтопления территории, прокладке каналов и устройстве водохранилищ, а такие при других нарушениях естественного режима аэрации грунтов. Эти явления в конечном итоге приводят к трансформации исходного ВДС анизтропно-набухающего основания и развитию дополнительных деформаций.

Несмотря на имеющиеся аналитические и численные метода решения задач теории переноса, разработка эффективных и экономичных способов определения поля влажности при инфильтрации з анизотропных грунтовых средах о нелинейными характеристиками влаго-переноса, является одной из актуальных я малоисследованных проблем гидромеханики. Эта задача рассматривается' в диссертации как первая необходимая часть единой теория влагоупругости анизтроц-ко-набухзющих оснований;

НабухакаДе грунты занимают обширные территории как в СССР, так и за рубеяом. Как показывает строительная практика, недооценка специфических свойств таких оснований приводит к их значительным деформациям при нарушении естественного режима аэрации, что влечет за собой перенапряжение или разрушение несущих элементов сооружений.

Большой вклад в изучение проблем набухания грунтов и расчета фундаментов и сооружений на набухающих основагшях внесли работы Е.А.Сорочана, З.Г.Тер-Мартиросяна, В.П.Ананьева, Й.И.Демина, А.А.Мустафаева, Г.Я.Караиетова и других исследователей.

Приведенный в диссертации анализ показал, что в настоящее время имеется ряд приближенных методов, позволяющих решать достаточно широкий круг практических задач взаимодействия фундаментных балок с набухающим основанием. Однако эти методы во основном предполагают изотропию оснований. Экспериментально доказано, что многие грунтовые основания анизотропные, а изотропия рассматривается как частный случай. В диссертации приведет многочисленные примеры расчета НДС основания, а также фундаменищх балок,' взаимодействующих с этим основанием, показывающих большое влияние анизотропии на распределение полей НДС.

Теория влагоупругости неоднородных грунтовых оснований, предложенная И.И.Деминым, является вторым этапом в развитии тем-пературно-влажиостной аналогии Н.А.Цытовича - З.Г.Тер-Мартнро-ояна. В этой теории предполагается, что'исходное ВДС основания под воздействием внешней нагрузки и собственного веса после увлажнения меняется, что приводит к возникновению дополнительных деформаций.

. Рассмотрение проблемы набухания грунтовых оснований с учетом анизотропного влагопереноса начинается с решением нелиной- ' кого дилере нщшлыгого уравнения анизотропного влагопереноса

9к/ _ Э

91

здесь' - коэффициент влагопереноса по направлению, па-

раллельному оси X » ~ то Ж0' по; направлению». па--

?аллельному оси У ,

Вводим в уравнешю (I) анизотропный капиллярно-оорбцнонннй ютемциал. \ '' '

- о -

Тогда вместо нелинейного уравнения (2) будем иметь квазилинейное уравнение

= 9а<р1 • + о)

Ъь 0 а5

с соответствующими дополнительными начальными и граничными условиями. '

Пусть заданная область Р" представлена совокупностью |У| - конечных элементов. В пределах отдельного элемента будем полагать

1 = 1,2

(4)

здось [Н (Х/3)] - матрица функций формы элемента; и

Ф^е ( == 1,2) - векторы значений соответствующих функций в узлах элемента. Подставим систему (4) б уравнение (3) и послс интегрирования по частям методом Галеркшю получим уравнение : 1ДЯг7/ . г.. .г.,-,,- _ л (5)

+ ШЪ+К}^, - о

которое решается методами £унге-Кутта или Эйлера.

Здесь [С]А - диагональная матрица; [К(_] Ь = 1,2 -матрица жесткости системы уравнений МКЭ. Решая систему (5) мы получим искомые онзчэния влажности V/

Стационарное влпкцостное иоле возшкзет в грунтовом основании при длительном его увлажнении и неизменных граничных условиях. Тогда уравнение (I) можно записать в виде

Эх

дх

эу

аги

ву

= о

се)

о соответствующим граничным условием первого рода.

С помощью интегральной подстановки (2) нелинейное уравнение (6) представляется в квазилинейном ввде

4- ъг%

о

(7)

9 х2 ЭУг

Решение уравнения (7) методом тройной факторизации дает покошо значения влажности У-У в любой точке при соответствующем изменении гранюттше условий для оункцш ^ ^ Ь - 1,2.

Совромоншгли глхперимоитзмн устанавливается, во многих случаях, подобие двух коэсТ&кщоитог, зштзотропаоги глягаюраио-

- 9 -

са. Запитом это подобие в виде

в К * к > о

которое позволяет представить уравпеию (I) в виде

ы дt ~

(9)

В квазилинейной йорме имеем

ЪХ « Ш Д. К (10)

(ИГ ох2 ' 1Х да

Примой аппроксимации по элементам б форме (4) и после использования метода Галеркина окончательно получим для всей сио-

Ж ""[К] 1 (II)

где [{{] ~ р^ К [КЛ ■ ~ матрица кесткости' системы о улетом анизотропии. -

Для стационарной задачи имеем .. 1 •

[К] ¥ = 0 , (12)

Решение уравнении (II) и (12) дает поле влажности с учетом штзотропии коэффициентов влагоперепэса. . 1

Основным преимуществом предложенной методики прогноза анизотропного влаг.нбстного поля в'основании является возможность рассмотрения различит теоретических и экспсрпменталышх законов изыенегаш коэффициентов влагопроводцости. ' Определение полей перемещеши!, деформаций и напряжезшй в анизотропном основании от статических воздействии является второй стадией расчета фущпментша балок, взаимодействующих с анизотропным набухающим основанием. Трансформация ВДС ^руиговшс оснований под воздействием увлажнения представляет собой слогчшй (Гпзпко-мехаиическнй процесс; зависящий от большого числа факторов. Однако, г.т: нокэьнзпют многочполошше эксперименты, при,, статичоскпх и шзазистатичоских воздействиях ocnonmn.ni параметрами, определяйся.™' деформации среди • (• , явлшггся дойочцуг-щее напряженно. б" и влажность № . Используя эту ФуПк-циональнуг.) зависимость, мо;гно сй'ормулироють общее физичеокое уравнение состолнгя пеоднпгогцпгс пнипотр^п^шс груит'олнх сред, которое справедливо дтч яркяотрошго-иаЛухяг'Нпх рлпотюииЛ. Одной из особогносссй ?того урпштгтм гтляотся то, что модуль' общей дсчуоу.иции среди и »бухания пт^иимятся как

- 10 -

функции, зависящие от влажности, что выражается в виде

Sow - fw) ~ £ И (W- (13)

где - коэффициент набухания, аналогичный коэффищюнту

линейного расширения в тсркоупругости; V/к C^i)} ~ РаспРеД°_ ленив влажности, соответствующее предыдущему моменту времена при нестационарном изменения влажности или начальному полю влажности в стационарной задаче.

.Идя трансверсвльно-пзотропной среды в случае обобщенной плоской деформации могло записать

r= E4(w)M(E-b«), (И)

где _

- i

&ow= + §±(W) iCk V (W-vfc) (I6)

где fi(w) и fzCwj - коэффициенты набухания по взаимно-перпендикулярным направлениям. Матрица упругих постоянных [J)} определяется соотношением

Ф3= П№][Т]Т (16)

где [J] _ матрица преобразования координат, учитывающая поворот осей анизотропии на угол с( ;

fia-nvj2) пу2(1+у4) о о о штИ'Щ1)

исходная матрица упругих коэффициентов

Здась П= . m = v

+ E!(W) - модуль сдвига по .направлению, перпендикулярному плоскости изотропии; El(VS/) -модуль общей деформации по направлению, параллельному оси X Е= 2>(W) - то же по направлению, параллельному оси у ;

- ii -

- коэффициент Пуассона, характеризующий поперчлое сжатие в плоскости изотропии при растяжении в этой плоскости; то "9, при растяжении в направлении, нормальном к плоскости изотропии.

Экстремальная постановка плоской задачи расчета ЦЦС апигзот-рошю-пзбухакгцэго основашш заключается в следующем: для дашюго распределегаш поля влажности в момент времени

__ "Ь найти соответствующий этому моменту вектор перемещений , определенный и непрерывный в замкнутой области р вместе со своими производными, удовлетворяющий на грашще 5 области соответствующим граничным условия:.! л сообщающий минимальное значение полной потенциальной энергии деформации

р^с (и)

_ у

где - вектор массовых сил; - сосредото-

ченные силы; - перемещения их точек приложения; ^

общее число сосредоточенных сил в заданной области Г

Пусть заданная область Г представлена совокунностью М конечных элементов. Примем, что в пределах одного элемента справедливы соотношения

й(Х,У) - М » (18)

где [М] - матрица функций- формы; ~ вектор перемещений

узлов элементов.

Подставляя (18) в функционал (17) и минимизируя, для одпо-го элемента получим

1К]е£е + 0 (19)

где К^а и Ре - векторы, учитывающие влишшо ооответствен-но массовых и сосредоточенных нагрузок;

1к]е=5егш1жв] - ка «встаоота эде-

ГЮНТа; * Гд/дх О

п т

[д] £=

- матрица дифТорэтсро-

вания.

Для влагоостного воздействия .имеем

[к1&* + Я^ « 0 (го)

~12 ~ ГГ т -

где для элемента ^Е.«« = " Ш] <МЦ

Из уравнений (20) определяется вектор влакностных перемещений б"у/ , о помощью которого находим влажноотные напряжения и деформации . Суша исходного и влакностно-го ЩС определится выражениями

5 2 — £

= в; + б> (21)

£2 = & +

' В диссертации приводятся многочисленные примеры решения ряда модельных практических задач, демонстрирующие большое влияние анизотропии инфильтрациошшх и (или) деформационных свойств набухающих оснований на НДС таких оснований при статических воздействиях.

.Для практического расчета фундаментных балок, взаимодействующих с анизотропным набухающим основанием, предлагается использовать метод Б.Н.Жемочкина-А.П.Сишщына (Г.ШС). Этот метод полностью совместил с дискретным представлением Ьс^ . .... .т. и позволяет учесть все особенности деформирования анизотропно-набухающего основания.

В соответствии с общими полоненияш метода Б.Н.Еемочкина-■ А.П.Сшшцына для расчета балок взаимодействующих с основанием, выбирается основная система' смотанного метода. На первом стане определяется вектор реактивных усилий Хр , соответствующий обычной статической задаче без учета•влажности

[5]хр+ ар = 0

где_ [б] - симметричная матрица единичных коэффициентов;

Ар - вектор грузовых коэффициентов. Эломонтя матрицы [5] ■ и вектора . /\р вычисляются следующим образом:

= ^ + уц при = ....., а-2.

= (*при } = Ъ-,1-2

^ (.0 при 3 = Пг± ^ а

~ №ри ]= 0,1, Л-2 . '«23)

(о при 3 = п.-1,п_

А1Р = ¿х пр" I - о, ..., а-2

где V{j - прогибы балки о? единичных сил; Blj - перемещения контактных узлов основания от действия сил Hj = I. которые определяются из решения задачи МКЭ; П. - число неизвестных.

На втором этапе из решения дополнительной систем! уравпе-

Xvy + Л w = О (24)

определяется вектор реакций основания Х\у от набухания с учетом анизотропии основания . А%>/ - вектор перемещений кон-тактгшх узлов основания от воздействия набухания. Особенностью определения элементов à\является то, что при i. 0,i. .... > ош определяется из решения задачи ЖЭ, а при

L=S tX-i, п, они равны нулю. После определения суммарного вектора X— Xp+Xv/ мокно вычислить коэффициенты полиномов, аппроксимирующих реактивное довлешю p(;cj и построить эпгорн внутренних усилий в балко.

Для иллюстрации влияния анизотропии пн'Тпльтращюшпа и . (или) деформационных свойств основания на усилия в балках, взаимодействующих с этим основашюм, приведем прюлэрг! расчета таких балок в трех вариантах.

I. При анизотропии деформационных свойств основания и изотропии влагопереноса. Здесь рассматривается: а) балка постоянного сечения длиной С =8 м, высотой & -- 1,8 м, загруженной равномерно-распредзленной нагрузкой <], - 5 кИ/м и о) балка переменного сечения, загруженной равномерно распределенной нагрузкой § - 10 кН/м (рис. I). Ввиду симметрии прагоагаикнх нагрузок и увлажнения в расчет пргавигалзоъ только половина балки. Зависимость модуля до(0орга)ЩИ основания от пла'~юе"тт прпгот-•Т8 линейкой E"s ( м93(--'.35,31»/К-0) Чйя. Ко^татоит liy.-jcno-на - --- О,D, шлг'лп упругости матпрпллл брппт -

= 2ЯС00 t'IIIa, угол анизотропии основании ot 0. Пщпчп-вание основания производилось по глюшнему контуру балки ¡"! чо.м-CÎJ шириной g ГЛ, ГЛО hcvwojmrvvmo!» ПОСТОЯМИ.?!! пд-,,-*.нспть W --

0,3для иабухащого основания.

Очовчдно больное ллитпго amwörjKjmw дс'отпндощч : с.ю'Мч >• осногиитй на wmwnrj yopjmH б wirnm "iwFnx. 'гт, :!сггрл-гер, то p'io. J,'j r.tv.'ü», tîc тксшшмкС! paninoc ,:е---т./ wir. irv-реи-"iT.rn ü изоттегг!'.!!-.:;! р?к;п;ппг и coCTfiWWtM ovre-r-ov 7 !'Mutn

m

балки около 60%, в моментах в середине балки около 75$. На рис. 1,6 наблюдается увеличешю ве^шчин отпора в конце балки переменного сечения при двух крайних анизотропных случаях, а разброс момента составляет около ЗЗ'Д

2. При изотропии деформационных свойств основания и анизотропии влагопереноса. Здесь рассматривается балка переменного сечения той же длины, высотой в двух концах fa. = 0,3 м,

в середине = 0,6 м. Балка загруженная равномерно-распре-

деленной нагрузкой £[/ =5 кН/м (рис. 2,а) и двух сосредоточенных нагрузок Р - 80 кН и Р = 40 кН (рис. 2,6). Все физические характеристики основания и балки остаются прежними. Из рис. 2,а видно, что максимальный разброс изотропного от анизотропных решений составляет: в отпорах у конца балки 25%е в моменте - 37%. Из рис. 2,6 видно, что, хотя разброс как в отпорах, так и в момонтах незначительный, все т наблюдается суг-щественная деформация балки/ особенно при двух крайних анизотропных' решениях.' ■

3. При анизотропии деформационных свойств основания и анизотропии влагопереноса. Здесь рассматривается та же балка, что и в предыдущем варианте. Все характеристики основания и балки остаются прежними. На рис. 3,а наблвдается резкое изменение картины. Так, например, момент в середине балки увеличивается в 4,8'раза. Ясно, что такое поведение конструкций требует тща-,'

. тельного учета при их проектировании и по первому предельному состоянию» При сосредоточенных нагрузках (рис. 3 б) разброс в усилиях невелик, около 12,5% у отпора, но и это на так мало. • . . 'Таким образом, изложенные результаты доказывают, что ани-.. зотроция фильтрационный и (или) деформационных свойств основа- , law в сочетании с явлениями набухания вызывает большие колебания ВДС фундаментных балок- и требует тщательного учета при проектировании инженерных сооружений в районах распространений набухающих грунтов.

Опыт многих исследователей показывает, что при разработке . прикладных программ наиболее удодна модульная структура! комплекса. На основе такого подхода был разработан комплекс программ PC - FiriTBEAF , применительно к IBM совместны ПЭШ, позволяющий определить влажностнцо поля при стационарном и нестационарном режимах влагопореноса о учетом анизотропии итого .переноса, г также прогнозировать вдс не только фундаментных ба-

рсппи дсформгцпокшсс овоЕств оспсзанич it пзотро- ,

пил вппгсперегюсз:

----nP:;E,(4\ô/fc"n(W) - 0,3.':: К I

---- Прл ËL<y/}( Е2М- I: К v. I

-«--при = 3; К I

- j.6 -

. деД.ормацношшх свойств ошювпшш и анизотропии влогопероноса

- при EiM/E^W) = [; К - I

---при EjA^/E^W) - i; К 0,1

-К--*- [фП EíM/E^W) ,1 ; К , ТО

KS'Jop.:ntpiomntt свойств ощ'очгопя t« гипзслр'-тга 'vnrn-nepsimon

--------IIT,. F._(V/)/E2(V/) : о.зз; К -70

X____иг Ej(\V- К С, !

-18 - <

лок, но'и дзаиыодействуицнх с ниш неоднородных анизотропно-набухающих оснований. ' ■ . ','■''

■ Блочное' описание конечно-элементной.сети сокращает объем ' .исходной информации,'.с помощь» которого может быть описана лю-. .бая расчетная схема. В качестве основного организационного принципа модульной программы принята построчная схема форми-; . ■рования. матриц оистемн уравнений. Для экономного хранения мат-, рицпредложен алгоритм компактной упаковки с использованием' матриц указателя. •

.. *' '.В-диссертации приводятся и доугие задачи, которые'решены 'на основе разработанных методик'с использованием указанного комплекса программ, .,'.,.

' ■ ^ • '." ' ' ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

, '!1. Анализ современного состояния проблем расчета сооруже- •'. ний на ;набухающих основаниях показал, что несмотря на значктель-. ныв достижения в этой области, недостаточно внимания уделялось , учету анизотропии деформационных свойств и влагопереноса г» , ;',дт ■ товых основаниях,"сложенных набухающими грунтами. .

2.- В диссертации разработан численный метод решения нелинейной задачи анизотропного влагопереноса, позволяющий определить распределение-поля влажности в основании при его'увлакне-' 'нии. 1 '•".'. .

•'.; .. ; 3. Сформулированы общие'физические уравнения для неоднородной ■ грунтовой среды о учетом анизотропии модулей деформации, их явной зависимости от влажности. При.этом коэффициент набухания , 'также считается определенным во всей расчетной области и. зави-. •' сящям от влажности. Построенная методика решения задачи анлзот- . ропной влагоупругости позволяет прогнозировать ВДС набухающих-, ..оснований' сооружений при силовых к влашюстннх воздействиях.

' 4. Разработанная, в диссертации 'прикладная методика позволяет производить расчет балок различной гибкости, постоянного или переменного.сечения па; анизотропном набухающем основании . от действия статических нагрузок. .

5. Нэ основе предложенных в диссертацга теоретических по-^ожегаш разработан кошлеко программ ТС- Р'ШТВЕДр примешь- ' телыю к ШЛ совместимым ПЭШ. С его помощью могло решать гагоо-■ кий круг-задач по определению влэжпостного ноля, расчету Щ.С

неоднородных' анизотропных набухающих оснований и.взашодепст-вущйх::с/.нкг.ш'/$ущакентных.'балок. ;'v'V' "' ■ ', ,V: ';.'• 6.'Анализ многочисленных результатов расчета' оснований- и( взашлодойствукозх о ними фундаментных.балбк доказал большое' 1 влияние анизотропии на ■ распределение полей НДС в основании и усилий-в балках при различных сочетаниях параметров деформируемости основания-л способов'увлажнения.'

■ т i * * -355 Подписано в печать 6.11.91 г. Формат G0x84'/j^ Печ.сАс.

бьем I ум.-изд.л. . Тираж ICO Заказ f/? Бссплатьо

Ротапринт MJjCii км.Б.В.КуЯбккева