Введение к работе
"
Актуальность темы. Актуальной проблемой современного строительства является разработка и внедрение эффективных методов расчета сооружений, эксплуаттфуюшихся в сложных условиях воздействия агрессивных внешних факторов. Одно из направлений решения данной проблемы связано с разработкой новых методов прогнозирования деформаций сооружений на основаниях, физико-механические свойства которых могут изменяться в процессе эксплуатации под влиянием нагрузок и различных факторов техногенного характера.
Развитие с течением времени неоднородности слоистых оснований в реальных условиях, как правило, связано с характером нагружения основания, изменением температурно-влажностного режима и внешними техногенными воздействиями. Учет неоднородности оснований, возникающей в процессе эксплуатации при внешних техногенных воздействиях, особенно важен для грунтовых сред, механические свойства которых характеризуются значительной изменчивостью в условиях дополнительного увлажнения. Сложный характер совместного деформирования конструктивных элементов и их оснований при техногенных воздействиях приводит к необходимости построения математических моделей, отображающих нелинейный характер деформирования и особенности изменения механических свойств слоистых сред оснований, в том числе реологических.
Целью диссертационной работы является построение феноменологической математической модели деформирования слоистой среды основания в условиях наведенной неоднородности его физико-механических свойств с использованием вариационного метода В.З. Власова, построение алгоритма и методики расчета, проведение численного эксперимента.
Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:
выполнить анализ существующих моделей неоднородных слоистых оснований и влияния факторов техногенного характера на изменение физико-механических свойств и развитие реологических процессов деформирования;
на базе теории наведенной неоднородности построить модель нелинейно-деформируемой слоистой среды основания, работающего в условиях плоской деформации, с учетом развития наведенной неоднородности физико-механических свойств;
получить разрешающие уравнения с использованием вариационного метода В.З.Власова для условий плоской деформации нелинейно-деформируемой слоистой среды основания с учетом наведенной неоднородности физико-механических свойств;
обосновать возможность применения упрощенной модели нелинейно-деформируемой слоистой среды основания с наведенной неоднородностью физико-механических свойств, работающего в условиях плоской одномерной деформации, без учета горизонтальной составляющей вектора перемещений;
рос і . .альная
і ТЕКА
С.іи.ербург 200ЙРК
разработать методику и алгоритм расчета слоистых оснований и элементов конструкций, взаимодействующих с ними, с учетом наведенной неоднородности физико-механических свойств основания;
провести численный анализ деформирования слоистых оснований и изгибаемых элементов конструкций, взаимодействующих с ними, с учетом наведенной неоднородности физико-механических свойств основания, работающего в условиях плоской деформации.
Научная новизна работы:
теория наведенной неоднородности распространена на новый класс задач расчета нелинейно-деформируемых слоистых сред, работающих в условиях плоской деформации;
модель наведенной неоднородности в сочетании с вариационным методом В.З.Власова и моделью слоистого основания В.З.Власова-Н.Н.Леонтьева распространена на задачи исследования деформированного состояния слоистых сред основания и изгибаемых элементов конструкций, взаимодействующих с ними|, работающих в условиях плоской деформации;
на основе теории наведенной неоднородности получены разрешающие уравнения для задачи о плоской деформации слоистой среды с учетом нелинейного закона деформирования и развития наведенной неоднородности физико-механических свойств в процессе эксплуатации под воздействием техногенных факторов;
разработана методика численного расчета деформирования слоистой среды основания и изгибаемого конструктивного элемента, взаимодействующего со слоистым основанием, работающих в условиях плоской деформации с учетом наведенной неоднородности физико-механических свойств, при линейном и нелинейном законах деформирования.
Достоверность результатов. Необходимая степень достоверности и обоснованности научных положений и выводов обеспечивалась:
-соответствием основных гипотез данным экспериментальных исследований; -фундаментальностью соотношений, принятых за основу при выводе уравнений; -строгостью применяемых численных методов расчета. Практическое значение работы состоит:
в алгоритмах, реализованных в виде пакетов прикладных программ, которые могут быть использованы как исследователями, так и расчетчиками для оценки деформированного состояния и прогноза развития осадочных деформаций слоистых оснований при различных схемах нагружения, строения основания и характера техногенных воздействий;
в результатах численного анализа особенностей работы нелинейно-деформируемого слоистого основания, изгибаемого конструктивного элемента балочного типа, взаимодействующего с основанием, в условиях плоской деформации с учетом развития наведенной неоднородности физико-механических свойств основания под воздействием природных и техногенных факторов;
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на Ш и IV Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы строительства и строительной индустрии» (Тула, 2002, 2003), на ХХХП Всероссийской научно-технической конференции «Актуальные проблемы современного строительства» (Пенза, 2003), на научно-практических семинарах кафедры «Промышленное и гражданское строительство» Саратовского государственного технического университета (2000-2004), на объединенном семинаре кафедр «Высшая математика», «Промышленное и гражданское строительство», «Производство строительных изделий и конструкций» (2004).
Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 7 публикациях общим объемом 2 п.л.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, основных результатов и выводов, списка использованной литературы из 157 названий и содержит 73 рисунка, 23 таблицы. Основное содержание диссертации изложено на 148 страницах машинописного текста.
