Введение к работе
Актуальность темы. Одним из ключевых моментов в эксплуатации любого энергетического объекта является обеспечение его безопасного функционирования. Безопасная работа высоконапорных гидротехнических гидроузлов в значительной мере определяется надежностью работы сооружений, образующих напорный фронт. В случае, если напорный фронт образован высокой бетонной плотиной, надежность его работы п значительной степени определяется напряженно-деформированным состоянием системы «бетонная плотина-основание». Для его оценки широко используется математическое моделирование. К настоящему времени разработаны эффективные методы расчета бетонных конструкций и соответствующие программные комплексы, позволяющие учесть влияние различных факторов на напряженно-деформированное состояние конструкции. Обычно при оценке напряженно-деформированного состояния системы «бетонная плотина-основание» решаются, как правило, те или иные прямые задачи механики твердого деформируемого тела. При этом полагается, что физико-механические свойства модели сооружения и основания заданы и нагрузки определены. Учет данных натурных наблюдений при проведении расчетных исследований осуществляется в основном на этапе выбора расчетной модели. Как показывает опыт натурных наблюдений за поведением высоких бетонных плотин в процессе эксплуатации, состояние сооружений и их оснований в той или иной мере отличается от предполагаемого на стадии проектирования. Это обстоятельство вносит элемент неопределенности в оценку состояния сооружения в период эксплуатации расчетным путем и тем самым снижает достоверность принимаемых на его основе критериев. Поэтому для повышения надежности технических решений, принимаемых на основе математического моделирования, необходима идентификация параметров соответствующих расчетных моделей по данным натурных наблюдений за поведением системы.
Целью данной работы является разработка методики идентификации параметров расчетных моделей напряженно-деформированного состояния системы «бетонная гравитационная плотина - скальное основание» по данным эксплуатационного контроля, оценка состояния сооружения в реальных условиях эксплуатации с использованием идентифицированных моделей.
Научная новизна.
1. Предложена методика оценки напряженно-
деформированного состояния системы «бетонная гравитаци
онная плотина - скальное основание» на основе идентифи
цированных математических моделей.
2. Разработана методика идентификации параметров моделей
напряженно-деформированного состояния системы "бетон
ная плотина-основание" по данным эксплуатационного кон
троля за ее поведением в процессе нормального функциони
рования. При этом используются вспомогательные имита
ционные модели, построенные по результатам вычислитель
ных экспериментов. Построение имитационных моделей
осуществляется в соответствие с теорией планирования экс
периментов.
3. На основе разработанной методики построены математиче
ские модели, характеризующие состояние станционных сек
ций плотины Братской ГЭС. Выполнена идентификация па
раметров моделей на основе данных эксплуатационного кон
троля.
4. По идентифицированным моделям выполнены исследова
ния работы приконтактной зоны гравитационной бетонной
плотины Братской ГЭС в зависимости от условий эксплуата
ции. Дана оценка состояния системы "плотина - основание"
по условию обеспечения устойчивости плотины на сдвиг.
Практическая ценность. Разработанные методы могут применяться при оценке напряженно-деформированного состояния бетонных плотин на скальных основаниях в процессе длительной эксплуатации.
Практическая реализация работы. Методика и результаты исследований были использованы при проведении работ по оценке состояния гравитационной бетонной плотины Братской ГЭС на р. Ангаре, осуществлявшихся ОАО "ВНИИГ им. Б.Е.Веденеева" в соответствии с договором № 41-6597 "Оценка состояния бетонной плотины Братской ГЭС с учетом статических, динамических воздействий и данных натурных наблюдений».
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы были доложены на совещании "Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений электростанций" (г. Сергиев Посад, 1993 г).
Основные результаты оценки состояния бетонной плотины Братской ГЭС по разработанной методике доложены на технических совещаниях на Братской ГЭС в 1995, 1997 гг.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (136 наименований); содержит 114 страниц текста, 23 рисунка, 10 таблиц.
На защиту выносятся:
методика оценки НДС системы «бетонная гравитационная плотина-скальное основание» на этапе эксплуатации;
методика идентификации параметров математических моделей НДС системы «бетонная плотина - скальное основание»
по данным эксплуатационного контроля за работой системы в условиях нормального функционирования;
способ решения обратной задачи теории упругости, основанный на использовании вспомогательных имитационных моделей, полученных на основе результатов вычислительных экспериментов, проводимых в соответствии с методами планирования эксперимента;
результаты исследований с помощью разработанных методов состояния бетонной гравитационной плотины Братской ГЭС.
