Введение к работе
Актуальность темы. Определение напряженно-деформированного состояния проектируемых зданий и сооружений в районах со сложными горногеологическими условиями является актуальной задачей строительной механики. К сложным горно-геологическим условиям относятся условия строительства зданий и сооружений в сейсмически активных районах, на просадочных грунтах, на вечномерзлых грунтах, на подрабатываемых территориях, на карстовых грунтах и другие. На здания и сооружения и на их отдельные конструктивные элементы также могут воздействовать динамические нагрузки в виде удара, мгновенного импульса, вибрационная нагрузка и другие.
В строительной механике получили существенное развитие точные и приближенные аналитическое методы решения широкого круга проблем о напряженно-деформированном состоянии односвязных и многосвязных, однородных и неоднородных областей, которые моделируют сложные процессы, происходящие при совместной работе подземного сооружения с окружающей средой горного массива. Одной из актуальных проблем современности является обеспечение комплексной безопасности плотин крупных водохранилищ и гидроэлектростанций, так как от надежности таких сооружений зависит жизнь народов целого региона.
Решение теоретических и практических задач взаимодействия здания и сооружения с основанием является актуальной задачей по следующим направлениям:
-взаимодействие сооружения с основанием в виде совместной работы плотины с упругим полупространством;
-задача взаимодействия диафрагм жесткости многоэтажных зданий с фундаментом и основанием;
-взаимодействие зданий и сооружений с основанием и вопросы распределения напряжений и деформаций на контактных и в приконтактных зонах.
В связи со строительством крупных гидротехнических сооружений, гидроэлектростанций, транспортных и инженерных туннелей, освоением подземного пространства в городских условиях задачи проектирования и строительство сооружений на различных глубинах от поверхности земли приобретают особую значимость.
Поставлены следующие задачи.
1. Вывод граничных уравнений для статических и динамических задач
строительной механики с учетом свойств анизотропии тел.
2. Разработка математических моделей и алгоритмов численной реализации
метода граничных уравнений для задачи по определению напряженно-
деформированного состояния контуров подкрепленных и неподкрепленных
выработок, устраиваемых в теле анизотропной среды.
3. Разработка математических моделей и алгоритмов численной реализации метода граничных уравнений для задач механики разрушения и теории трещин. 4 Построение математической модели и алгоритма численной реализации на основе метода граничных уравнений задачи взаимодействия неоднородного сооружения с упругой полуплоскостью.
5. Построение математических моделей и алгоритмов численной реализации метода граничных уравнений для задачи взаимодействия неоднородного сооружения с упругой полуплоскостью, имеющей подкрепленное и двухслойно подкрепленное отверстие.
Цель диссертационной работы. Целью диссертации является развитие метода граничных уравнений для решения задач строительной механики с учётом анизотропии, трещинообразования и неоднородности среды. Научная новизна диссертационной работы:
метод граничных уравнений развит и применен для решения задач строительной механики анизотропных тел при действии статических и динамических нагрузок;
разработанные на основе метода граничных уравнений математические модели и алгоритмы расчета использованы для решения задач механики разрушения и теории трещин;
разработаны математические модели и алгоритмы расчета по определению напряженно-деформированного состояния контуров отверстий в трещиноватых горных массивах при различных воздействиях;
метод граничных уравнений впервые использован для решения задач строительной механики неоднородных тел;
составлены разрешающие уравнения задач взаимодействия неоднородного сооружения с упругой полуплоскостью;
полученные разрешающие уравнения использованы для решения задач взаимодействия неоднородного сооружения с упругой полуплоскостью, имеющей подкрепленное отверстие;
разработанные математические модели и алгоритмы расчета метода граничных уравнений впервые использованы для решения задач взаимодействия подкрепленного отверстия, двухслойно подкрепленного отверстия и незамкнутой крепи с бесконечной плоскостью.
Достоверность полученных результатов определяется четкостью и конкретностью использования основных известных закономерностей строительной механики, устойчивости и сходимости используемых методов аппроксимации, а также многочисленными сравнениями результатов с существующими решениями некоторых рассматриваемых задач.
Практическое значение диссертационной работы заключается в следующем: - разработанные математические модели и алгоритмы могут быть использованы в инженерных расчетах взаимодействия сооружения с основанием;
разработанные разрешающие уравнения метода граничных уравнений используются для определения напряженно-деформированного состояния анизотропных и неоднородных тел;
предлагаемые методы решения внутренних и внешних, трехмерных и двумерных, статических и динамических задач строительной механики рекомендуются для решения практических задач.
Реализация работы. Результаты разработок, проведенных в рамках диссертационной работы, использовались:
- для исследования напряженно-деформированного состояния контуров
выработки машзала и помещения трансформаторов Рогунской ГЭС;
- для исследования напряженно-деформированного состояния контуров галереи
Нурекской ГЭС;
для исследования напряженно-деформированного состояния контуров выработки транспортного тоннеля «Истиклол»;
для исследования напряженно-деформированного состояния системы «плотина-основание» Шурабской ГЭС;
внедрены в практику проектирования подземных сооружений в Таджикистане.
Защищаемые положения:
1. Математическая модель и алгоритм численного решения задач по
определению напряженно-деформированного состояния контуров
неподкрепленной выработки в теле горного массива с трещинами методом
граничных уравнений.
2. Составлены на основе метода граничных уравнений математическая модель
и алгоритм численного решения задач концентрации напряжений вокруг
отверстий произвольной формы в анизотропной среде.
-
Получены граничные уравнения, разработанные для первой, второй и смешанной задач теории упругости анизотропного тела и построен алгоритм численного решения.
-
Разработаны математические модели и алгоритмы численного решения метода граничных уравнений для задач взаимодействия однородного и неоднородного сооружения с упругим полупространством.
-
Разработаны методом граничных уравнений математические модели и алгоритмы численного решения задач механики разрушения и теории трещин.
6. Построены математические модели и алгоритмы численного решения задач
по определению напряженно-деформированного состояния контуров
подкрепленного отверстия, двухслойно подкрепленного отверстия и
незамкнутой крепи, устраиваемой в теле бесконечной плоскости, от различных
воздействий.
Публикации. По материалам данной работы опубликовано 57 статей. Из них 24 - в рецензируемых ВАК РФ изданиях.
Внедрение. Методика, алгоритм и программы расчёта на основе метода граничных уравнений, разработанные в диссертации, внедрены в практику исследования и реального проектирования институтов: Государственное
унитарное предприятие «Научно-исследовательский институт строительства и архитектуры», Государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский и проектный институт «Душанбешахрсоз», проектного института «Саноатсоз», Государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский и проектно-изыскательский институт» министерства транспорта республики Таджикистан и Республиканское Государственное унитарное предприятие «Научно-исследовательский и проектный институт «Нурофар» министерства энергетики и промышленности республики Таджикистан.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, общих выводов и списка литературы. Объём работы .... страниц, включая ... рисунков, .. .таблиц и список литературы из .. .наименований.
Автор выражает глубокую благодарность доктору техн. наук профессору Д. Низомову за ценные советы, данные им в ходе работы над настоящей диссертацией.
