Файл: Рашидов, Т. Р.pdf

ИНСТИТУТ МЕХАНИКИ И СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СООРУЖЕНИИ ім. M. Т. УРАЗБАЕВА

Т. РАШИДОВ

ДИНАМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СЕЙСМОСТОЙКОСТИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ФАН» УЗБЕКСКОЙ ССР

ТАШКЕНТ. 1973

6С4 Р 28

кости сложных систем подземных сооружений. Подобно динамическим ис­ следованиям авиационных и других конструкций подземное сооружение схематизируется как совокупность взаимодействующих с грунтом балочнорамных конструкций и жестких массивных тел с шестью степенями свобо­ ды. Экспериментально установлены реологические законы взаимодействия сооружений с грунтом. Предполагается, что сейсмическая волна с перемен­

учреждений и проектных организаций, занимающихся расчетом и проек­

член.-корр. АН СССР А. А. ИЛЬЮШИН.

Р а ш и д о в Т у р е у н Р а ш и д о в и ч .

Динамическая теория сейсмостойкости сложных систем подземных сооружений. Отв. ред. член. корр. АН СССР А. А. Ильюшин.

Т., «Фан», 1973.

182 с. с илл. (АН УзССР. Ин-т механики и сейсмостойкости сооружений, им. М. Т. Уразбаева).

Аннотация.

6С4.013

Точное решение задачи динамики такой системы при прохож­ дении в грунте сейсмической волны встречает непреодолимые трудности. Например, задача дифракции волн решена лишь для простейших тел (абсолютно твердые конус, шар) при однородной волне. Упрощение, принимаемое в динамике наземных сооруже­

волны (распространено, например, в Японии), также может приво­ дить к ошибкам порядка 100%.

В монографии профессора Т. Рашидова принята наиболее целесообразная схема совместной деформации грунта и сооруже­ ния: учитываются пространственная неоднородность сейсмической волны и относительные смещения всех элементов сооружения (относительно грунта). Все линейные элементы сооружения де­ формируются по схеме бруса (растяжение, кручение, пространст­ венный изгиб), все узлы — абсолютно твердые тела с шестью сте­ пенями свободы. Учитывается возможность упругой стыковки (с шестью степенями свободы) между собой линейных элементов. Эта схема, сильно упрощенная (без заметных ошибок в результа­ тах), привела к созданию законченной прикладной теории. Прове­ дены необходимые экспериментальные исследования (коэффициен­ тов контакта и стыковок) и большие расчетные работы для реаль­ ных схем сооружений.

Книга Т. Рашидова может служить основой оптимального проектирования подземных сооружений в сейсмических районах.

Af А. Ильюшин

В В Е Д Е Н И Е

Большой объем строительства подземных сооружений различ­ ного назначения (водопровод, газопровод, нефтепровод, канали­ зация, тоннели и другие коммуникации), необходимых для разви­ тия нефтяной, нефтехимической, газовой и других отраслей про­ мышленности и подземного транспорта в сейсмических районах нашей страны, требует правильного подхода к оценке воздействия динамических и сейсмических нагрузок на эти сооружения; суще­ ствующие в настоящее время методы расчета не отвечают дейст­ вительным условиям их работы и потому крайне недостаточны. В ряде работ (см гл. I § 1) имеются фактические данные о пове­ дении подземных коммуникаций при многих прошедших землетря­ сениях, однако теоретическому решению проблемы сейсмостой­ кости подземных сооружений уделено недостаточное внимание.

защемлен в грунте. Эти исследования по сейсмостойкости подзем­ ного трубопровода, основанные на гипотезе жесткого защемления трубы в окружающем грунте, нами названы статическими [114] подобно статической теории сейсмостойкости обычных наземных сооружений, разработанной японскими учеными [129, 130], в кото­ рой основание сооружения принимается жестко защемленным в грунте и перемещается при землетрясении как единое твердое тело совместно с ним.

Дальнейшим шагом в решении задач сейсмостойкости соору­ жений была гак называемая динамическая теория сейсмостойко­ сти наземных сооружений, основанная на учете жесткости, распре­

4

Проблему сейсмостойкости специальных и гидротехнических сооружений с точки зрения этой теории начали разрабатывать лишь с 50-х годов [3, 12, 13, 15, 42, 58, 62, 65, 105, 109, 114].

поведению этих сооружений при сильных землетрясениях, с дру­ гой —• сложностью решения задачи сейсмостойкости из-за допол­ нительного воздействия на них сейсмических нагрузок, возникаю­

создания динамической теории сейсмостойкости линейных подзем­ ных трубопроводов, в которой учтено смещение трубы относи­ тельно окружающего грунта при распространении сейсмического воздействия вдоль оси трубопровода, выведено дифференциаль­ ное уравнение продольных колебаний трубопровода и дано его решение для частных случаев: трубопровод конечной и полубеско­ нечной длины под действием произвольной, гармонической и импульсной нагрузок. Получен ряд количественных и качествен­ ных оценок влияния грунтового условия, материалов, размеров трубы на поведение подземных трубопроводов при землетрясе­ ниях. Установлена зависимость расчетных характеристик от глу­ бины заложения трубопровода. Некоторые результаты, аналогич­ ные нашим, позже получены в Японии с экспериментальным под­ тверждением отдельных моментов [131].

Статическая теория сейсмостойкости подземных трубопроводов не учитывает проскальзывания и динамики относительного движе­ ния, что приводит при определении напряжений и перемещений к пренебрежению такими важными факторами, как диаметр трубы,

сти сложных подземных трубопроводов восполняется, тем не менее предположение о постоянстве перемещения грунта по длине трубо­

В практике строительства подземных сооружений разного назначения как правило встречаются сложные системы трубопро­ водов и сооружений, сейсмостойкость которых не изучалась.

5

Сложной системой называется система трубопроводов и сооруже­ ний, различным образом стыкуемых в сложных узлах, с учетом важнейших особенностей комплекса и характера строительства. Сложными узлами, в частности, являются различные смотровые колодцы, места разветвлений, поворотов, всевозможные вариан­ ты стыковок, крепления и пр. Типичный пример сложной системы подземных сооружений приведен на рис. 1.

В настоящей монографии разрабатываются основы динами­ ческой теории сейсмостойкости сложных систем подземных соору­

ниям авиационных и других конструкций здесь предлагается тео­ рия, схематизирующая подземное сооружение как совокупность взаимодействующих с грунтом балочно-рамных конструкций и жестких массивных тел, обладающих шестью степенями свободы. Удлиненные стыкуемые между собой участки представляют тру­ бопроводы, тоннели, каналы, заглубленные фундаменты и пр. и

поверхностей сооружения с грунтом. Бегущая в грунте сейсмиче­ ская волна (движение грунта) произвольно направлена относи­

щие на сейсмостойкость подземных сооружений, а также показана приемлемость предлагаемых принципов динамической теории сейсмостойкости сложных систем подземных сооружений; прове­ дены дополнительные необходимые для динамической теории исследования взаимодействия трубопровода с окружающим грун­ том, обнаружены реологические свойства сопротивления и пост­

с грунтом обладает упруго-пластическими свойствами; на создан­ ных установках изучены коэффициенты податливости стыков тру­ бопроводов при растяжении — сжатии, изгибе и кручении соеди­ нений, установлена эмпирическая зависимость коэффициентов стыков от диаметра стыкуемых труб и способов стыковок.

Во второй главе разработана сейсмодинамическая теория движения сложных систем подземных сооружений. Получены уравнения движения систем как ортогонально и центрально, так и неортогонально и нецентрально стыкуемых подземных соору­ жений при произвольно направленных сейсмических воздействиях.

6