Введение к работе
Актуальность
В последние годы во Вьетнаме наблюдается большой рост экономического развития. Развитие экономики приводит не только к положительным результатам, но и к ряду проблем, в том числе и проблеме энергетической нехватки. Для решения этого вопроса во Вьетнаме в настоящее время строится много электрических станций, большинство из них – ГЭС. Увеличение количества, а также высоты плотин вызывает сложные проблемы при проектировании, производстве работ и эксплуатации сооружений. Одним из наиболее важных и опасных факторов является сейсмическое воздействие на гидротехнические сооружения. Почти все построенные и строящиеся плотины во Вьетнаме находятся в сейсмически активных зонах. Поэтому изучение влияния сейсмических воздействий на гидротехнические сооружения актуально, особенно после тяжелых материальных и человеческих потерь, вызванных цунами и землетрясениями, которые произошли в Юго-восточной Азии в последнее время.
Изучение сейсмостойкости бетонных плотин имеет многолетнюю историю, но еще много вопросов, имеющих большое значение для практики проектирования контрфорсных плотин, не нашли достаточного освещения в технической литературе, хотя исследования этой области важны и представляют одно из актуальных направлений исследования контрфорсных плотин.
В данной диссертации предметом исследования является сейсмическое воздействие на бетонные контрфорсные плотины, которых во Вьетнаме не было до сих пор и их появление ожидается в ближайшее время.
Цель и задачи работы.
разработка применительно к МКЭ расчетной схемы контрфорсной плотины, учитывающей пространственность сейсмических колебаний конструкций, неоднородное инженерно-геологическое строение массива оснований и другие особенности работы этого сооружения;
разработка алгоритма программы автоматизированного расчета на ЭВМ контрфорсной плотины с основанием в пространственной постановке с учетом сейсмических воздействий;
определение форм и периодов собственных колебаний по предлагаемой методике комплекса «контрфорсная плотина-основание»;
определения напряженно-деформированного состояния контрфорсных плотин вместе с основанием от сейсмических воздействий, задаваемых характерной трехкомпонентной акселерограммой;
исследование влияния элементов жесткости на формы и периоды собственных колебаний контрфорсной плотины и её НДС.
определение глубины проникновения растягивающих напряжений при боковом сейсме от различных наиболее существенно влияющих факторов.
Достовернось работы заключается в решении поставленной задачи проверенной программой и сопоставлении величин собственных значений контрфорсных плотин различной конструкции с результатами экспериментов, а также с результатами исследований напряженно-деформированного состояния контрфорсной плотины Зейской ГЭС, которые подтвердили достоверность полученных результатов.
Научная новизна данной диссертационной работы заключается в:
исследовании 30 первых собственных значений и форм колебаний контрфорсных плотин совместно с основанием в пространственной постановке методом конечных элементов
анализе влияния податливости основания, присутствия дополнительных элементов жесткости (в виде прямых балок и арок) на собственные формы и собственные значения контрфорсных плотин различных конструкций
оптимизации конструкции контрфорсных плотин высотой 100 метров, построении номограмм для определения коэффициента устойчивости против сдвига и глубины проникновения растягивающих напряжений в контакте плотины с основанием при боковом сейсмическом воздействии.
Практическая значимость и реализация результатов исследований определяется расширением строительства контрфорсных плотин в условиях СРВ и вообще в юго-восточной Азии. Весь этот регион сейсмически активен и строительство контрфорсных плотин требует глубоких исследований НДС сооружений при действии сейсмических нагрузок.
Внедрение результатов исследований:
В результате решения поставленной задачи было исследовано НДС глухой секции контрфорсной плотины Зейской ГЭС при действии статических и сейсмических нагрузок с определением собственных форм и собственных значений.
Апробация работы:
Основные результаты были доложены в 2-х статьях:
1) д.т.н., проф. Л.Н. Рассказов, Нгуен Нгок Тханг. Учет влияния скального основания на формы и периоды собственных колебаний массивно-контрфорсных и гравитационных плотин // Научно-технический журнал «Вестник МГСУ» №1/2008. – С. 198-203.
2) Нгуен Нгок Тханг. Устойчивость и прочность контрфорсных плотин при боковом сейсмическом воздействии // Ежемесячный научно-технический журнал «Гидротехническое строительство» № 10/2008 – С. 15-18.
Результаты исследований также были использованы при создании учебника «Гидротехнические сооружения» - Издательство АСВ. Москва 2009.
На защиту выносятся:
алгоритм и программа расчета собственных значений и форм колебаний.
результаты численных исследований собственных периодов и форм колебаний контрфорсных плотин
результаты анализа влияния податливости основания, присутствия дополнительных элементов жесткости (в виде прямых балок и арок) на собственные формы и собственные значения контрфорсных плотин
результаты решения задачи оптимизации конструкции контрфорсных плотин высотой 100 метров, построении номограмм для определения коэффициента устойчивости против сдвига и глубины проникновения растягивающих напряжений в контакте плотины с основанием при боковом сейсмическом воздействии
Структура и объем работы:
Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы из 101 наименований. Полный объем диссертации – 155 страниц, включая 126 страниц текста, 56 рисунков и 7 таблиц.
