Введение к работе
' '' ' \
т;_ '" Актуальность темы. В связи с интенсификацией строительот-'ва-я-реїсонструкцией сооружений в районах расцространошія набухающих грунтов большую актуальность приобретают проблемы изучения и количественного прогнозирования напряженно-дешормиро-ванного состояния (ІЩС) инженерных сооружений, ззаимодействую-щих с анизотропно-набухающими основаниями. Набухающие грунти распространены в ряде районов СССР (Украина, Казахстан, Средняя Азия) и за рубогом, в частности, в Судане, Эфиопии, ІІигег рыи. Отличительной особенностью таких 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 анизотропных набухающих ґрунтових оснований приводит к неравномерной и длительной во времени деформации, которая во многих Случаях влечет за собой перенапряжение, прегдевременнкй износ или разрушешю несущих элементов конструкций. При этом стоимость ренонтно-восстаповитоль-ішх работ достигает 35-455 первоначальной сметной стоимости сооружения. Поэтому, проблема уточнения и развития расчетной схемы и модели основания с целью сближения их с действительными, а-также создаїше инженерных методов расчета конструкций на анизотропном . набухающем основании приобретает все большую значимость.
Реальные набухающие основаная с неравномерным распределением ноля влажности являются типичным прш.іером неоднородной среды. Помимо этого они обладают ярко выроненными анизотропными свойствами. Таким образом, основным! факторами, влияющими на' НДС такого основания и взаимодействующего о ним сооружения, является зависимость параметров деформирования как. от физического состояния грунтового массива, тат: и от различия этих параметров по разным направлениям. Современный уровень развития экспериментальны:: методов исследований позволяет с достаточной степенью достоверности установить изменяемость физических и деформационных характеристик основаїшя в зависимости от влазностно-го состояния грунта к папрзачешій деформирования. Зто дает возможность, з нервем приблииеіпш, определить все основные соотношения теории расчета сооруконий на неоднородном анизотропно-
- 4 -набухающем основании в замкнутом видэ.
Задача разработки методов прогноза процесса набухания и его влияния на НДС инженерных сооружений включена в общесоюзную программу научно-технических исследований ПШТ и Госстроя СССР по проблеме 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 методикі определения НДС фундаментных балок, взаимодействующих с анизотропным неоднородным набухающим основанием на основе метода конечных элементов (МКЭ).
Для реализации этой цели необходимо было решить следующие основные задачи:
-
Разработка методики решения нелинейной задачи инфильт-рационлого анизотропного влагопереноса при неполном водонасыще-нии енизотропно-набухающего основания.
-
Разработка методики определения НДС неоднородного анизотропно-набухающего основания.
-
Разработка прикладной методики решения контактной задачи взаимодействия фундаментных балок с неоднородным анизотропным набухающим основанием.
-
Разработка единого комплекса алгоритмов и программ для решения поставленных задач на основе метода конечных элементов (МКЭ).
-
Применение разработанных теоретических положений и комплекса программ для расчета НДС 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:
-
Разработана методика решения нелинейной задачи инфильт-рационного анизотропного влагопереноса при неполном водонаенще-нии анизотропно-набухающего грунтового основания. -
-
Разработан метод определения НДС неоднородного анизотропно-набухающего основания. Предложены физические уравнения влегоупругости для случая трансворсально-изотретшоіі ґрунтової': среды, в явной ({орми учитывающие зависимости модуля общей до-
формации основания от влашости.
-
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 представленном основания, а также сформулированы основино этапы применения разработанной методики к решению практических задач.
-
Ка основе предложенных в диссертации теоретических положений а расчетных методик разработан комплеко программ PC -
FIMTBEAF применительно к IBM - совместишм ПЭВМ.
5. Получены реюегаїя широкого круга практических задач по
прогнозу влажностного режима, НДС в плоских неоднородных анизо
тропных областях произвольной конфигурации и взаимодействующих
с ними фундаментных балок.
Достоверность. Предложенная в диссертации комплексная ме
тодика определения НДС анизотропно-набухающих оснований и уси
лий в фундаментных балках, взаимодействующих с этим основанием,
проверялась путем сопоставления численных решений текстових за
дач о результатами, полученными аналитическими методами, а так
же сравнения решешй ряда задач с результатами,'полученными дру
гими авторами. " ' \
Практическая цешооть, Разработагагда методпкл расчета позволяют существешю 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 темы & ЗІ MUCH игл. В.В.Куибшева "Разработка обобщенных методов прогноза физико-механических процессов в массивах нескалышх грунтов" в ШПШ прикладной и теоретической гоомэханики в строительство.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались: но семінаре кафедри строительной мсхаїзші Московского инженерно-строительного иснитута им. В.В.Куйбышева; но семинаре лаборатории механики грунтов, оснований и фундаментов под руководством проф. З.Г.Тар-Мартнросянп.
На защиту выносятся:
- методика прогноза влпгностного режима анизотропного грунтового основліпія при неполном водопасшюшт грунта и нелинейной
зависимости коэффициентов анизотропного атіагоаереноса. от влажности;
методика определения ВДС неоднородного анизотропного набухающего основашш при явное зависимости параметров .'деформируемости анизотропного основания от влажности и исходного напряженного состояния анизотропного грунтового основания;
методика определения ВДС фундаментных балок, взаимодействующих с неоднородным анизотропным набухающим основанием на основе модификации метода Б.Н.Жемочкина;
результаты решения прикладных задач по определению ВДС -. неоднородных анизотропно-набухающих оснований, а также фунда-..' 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.
