Menu

Об определении осадок как вертикальных перемещений упругопластической нелинейной среды

Все описанные выше способы расчета осадок сооружений основаны на использовании решений теории линейно деформируемой среды, либо путем определения напряжений по решениям теории упругости, либо непосредственно оценкой вертикальных пере

мещений линейно деформируемого полупространства или полуплоскости. В результате в случае однородной по деформируемости среды (Е, > или а постоянны во всей области) по имеющимся практическим методам расчета может быть получена только линейная зависимость между осадкой 5 и нагрузкой ^ при любой ее интенсивности (рис. 5.11). Развитие областей пластических деформаций приводит к существенному нарушению линейности зависимости 5(<?) (рис. 5.11, кривая 2), все большему отклонению (увеличению осадки) от решения на основе модели линейно деформируемого тела (прямая 1).

Рис. 5.11. Характер зависимости осадки сооружения 5 от нагрузки <7 при использовании модели линейно деформируемой среды (1) и при развитии областей пластических деформаций (2)

Поэтому вводится ограничение в достоверности расчета осадки на основе решений теории упругости.

В качестве граничного критерия, как было показано в § 3.4, принимается расчетное сопротивление К, определяемое через величину нагрузки (71/4 по зависимостям (3.37) и (3.38). Напомним, что при нагрузке <71/4 область пластических деформаций распространяется в глубину основания на 0,25 ширины фундамента (Ь). Таким образом, принимается, что при нагрузке от сооружения д < к отклонение осадки, рассчитанной по применяемым в проектной практике методам, от действительной сравнительно невелико (рис. 5.11, величина ДЗ), а условие (3.40) является только ограничением применимости для достоверного расчета осадок сооружений модели линейно деформируемой среды.

В последние годы на основе применения высоко эффективных численных методов конечных разностей и конечных элементов началось интенсивное развитие решений упругопластических задач напряженно-деформированного состояния грунтовых сред, в частности оснований сооружений. Как известно из § 2.1, расчетная модель смешанной задачи теории линейно деформируемой среды и среды теории пластичности описывается системой уравнений равновесия для всей грунтовой области (2.3) и уравнением предельного равновесия (2.10) для пластических зон. Кроме того, для упругопластической среды добавляются геометрические и физические уравнения, которые различны в линейно деформируемой и пластической зонах. Используя эту модель, определяется осадка сооружения как вертикальное перемещение упругопластического основания конечной толщины. В результате график осадки в зависимости от нагрузки имеет криволинейный характер (см. рис. 2.6 или 5.11), но на начальном участке за-

гружения близкий к линейному и наиболее криволинейный на участке приближения к переходу большей части основания в состояние пластического течения, т. е. к ^пр (см. рис. 5.11).

Как показали числовые решения для вертикальных перемещений упругопластической среды, полученные А. К. Бугровым, имея результаты расчетов осадок по «упругой» (5) (линейно деформируемая

 

Рис. 5.12. График коэффициентов ки для определения осадки с учетом развития областей пластических деформаций по величине осадки линейно деформированного основания среда и упругопластической (5П) моделям, можно с некоторым приближением принять 5П = КЗ, (5.24) где кп — коэффициент увеличения осадки при учете развития областей пластических деформаций.

На графике (рис. 5.12) приведены значения кп (А. К. Бугров) в случае равномерно распределенной полосообразной нагрузки (<?) для различных значений угла внутреннего трения грунта (ср) в зависимости от <7/171/4. Этот график получен для Ь < 10 м и Н&!Ь < 2. При нагрузках <7 < <71/4, естественно, следует принимать кп — 1.

Следует отметить, что, как показали расчеты, при больших $0-20°) линейность зависимости 5(д) сохраняется далеко за пределами <7]/4 и Я. Практически решения теории упругости с целью определения осадок можно с малой погрешностью применять для таких грунтов до нагрузок (2+3)7? и даже более.

В настоящее время и особенно в будущем основой проектирования сооружений является выполнение бесспорно правильного условия достижения предельно допустимых перемещений сооружения и его частей, в частности 5 5пр. В современных условиях применения в практических расчетах решений теории упругости реализовать это условие не представляется возможным и приходится вводить условные ограничения по величине Я- Так, например, в случае мало- сжимаемых грунтов (песчаных, крупнообломочных и др.) и использования решений теории упругости, прежде чем удастся реализовать предельно допустимую осадку 5пр (рис. 5.11), приходится ограничивать нагрузку <7С = Я. При переходе к упругопластическим решениям это ограничение отпадает и непосредственно по кривой 2 (см. рис. 5.11) можно найти дс> Я, соответствующее 5пр. Естественно, здесь достигается значительная экономия стоимости фундаментных частей сооружения. В случае сильно сжимаемых грунтов может оказаться, что при Зпр будет получено дс-< Я, или = Я (см. рис. 5.11). Однако использование упругопластических решений позволяет пересмотреть, применяя соответствующие конструктивные решения, величину 5ПР, повысив ее и сделав фундамент более экономичным. Во всех случаях должно выполняться условие, которое при использовании упругопластических решений становится особенно обязательной проверкой.

Таким образом, в ближайшем будущем в проектной практике бесспорно будут применяться только критерии по перемещениям, например 5 < 5пр с выполнением условия <7С < <7пр. Необходимость в прямом использовании критерия Я или ему подобных естественно отпадает. Все это приведет к более обоснованным и экономичным конструктивным решениям.

Последние материалы

Заключение (Грунты)

При построении курса учитывалась необходимость его использования для различных гидротехнических специальностей и специализаций. В качестве основной части для студентов всех гидротехнических специальностей следует считать обязательным прочтение гл. 1—7. В гл. 8...

25-08-2013 Просмотров:4406 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Представления о решении задач нелинейной механики грунтов

На современном этапе развития нелинейного направления механики грунтов оформились два основных подхода к решению практических задач расчета грунтовых оснований и сооружений: нелинейно-упругий и упругопластический (А. К. Бугров, С. С. Вялов...

25-08-2013 Просмотров:7571 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Прочность грунтов при сложном напряженном состоянии

Для сред и материалов, обладающих сплошностью, предложено много различных условий прочности. Для оценки прочности грунтов наиболее широкое распространение получило условие Мора—Кулона (2.38), не содержащее промежуточного главного напряжения а2 и тем...

25-08-2013 Просмотров:4515 Грунты и основания гидротехнических сооружений

Еще материалы

Подготовка и проведение испытаний

При подготовке к натурным динамическим испытаниям необходимо иметь такие дополнительные приборы и устройства; приборы, автоматически фиксирующие вход и сход подвижной нагрузки (конечные выключатели); специальные подкладки на размеченном пути следования подвижной...

19-03-2013 Просмотров:3178 Обследование и испытание сооружений

Строение лавовых потоков

Текстуры лавовых потоков определяются пористостью, наличием включений и особенностями строения. По степени пористости лавовые потоки могут быть подразделены на монолитные или слабопористые, сильнопористые или пенистые и пористые пирокластовые, по наличию...

14-10-2010 Просмотров:6249 Геологическое картирование, структурная геология

Лабораторные эксперименты

Как известно, пластическая деформация различных материалов происходит скачкообразно и эти «скачки» могут быть обусловлены также внешними весьма слабыми вибрациями. Поэтому считали, что воздействуя искусственными вибрациями на область подготовки землетрясений, можно...

15-11-2010 Просмотров:4301 Сейсмический процесс