Силовое сопротивление массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.23.07, доктор технических наук Белов, Вячеслав Вячеславович

• Белов, Вячеслав Вячеславович
• доктор технических наук
• 1998

Оглавление диссертации доктор технических наук Белов, Вячеслав Вячеславович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАРУШЕНИЯМИ СПЛОШНОСТИ

1.1.Массивные бетонные и железобетонные конструкции И

1.2.Модели деформирования бетонных и железобетонных элементов с трещинами (швами)

1.3.Методы расчета напряженно-деформированного состояния и несущей способности бетонных и железобетонных конструкций

1.4.Выводы по главе 1 и задачи настоящей работы

СЦЕПЛЕНИЕ АРМАТУРЫ С БЕТОНОМ

2.1.Диаграммы деформирования и модели разрушения бетона

2.2.Модель разрушения бетона при сложной деформации

2.3.Некоторые вопросы сцепления арматуры периодического профиля с бетоном

2.4.Модель взаимодействия стержневой арматуры с бетоном при продольно-поперечном нагружении

2.5.Выводы по главе 2

ГЛАВА 3. РЕШЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ЗАДАЧ ДЕФОРМИРОВАНИЯ

БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТРЕЩИНАМИ МЕТОДОМ ГРАНИЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1.Граничные интегральные уравнения в механике твердого деформируемого тела

3.2.МГЭ для решения трехмерных задач теории упругости

3.3.Условия статической эквивалентности на части границы

3.4.Описание вычислительного граничноэлементного комплекса программ ВУЕ-МЕХАНИКА

3.5.Выводы по главе 3

ГЛАВА 4. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВЛОЧНО-КОНТАКТНАЯ МОДЕЛЬ

ДЕФОРМИРОВАНИЯ БЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТРЕЩИНАМИ

124

И ШВАМИ

4.1.Плоское внецентренное сжатие системы блоков пря-

124

моугольного профиля

4.2.Косое внецентренное сжатие бетонной конструкции

163

блочного строения

4.3 .Внецентренное сжатие бетонных элементов составного поперечного сечения

4.4.Бетонные элементы с пересекающимися трещинами и швами

4.5.Физически-нелинейное деформирование бетонных блоков, выделенных трещинами (швами)

4.6.Выводы по главе 4

ГЛАВА 5. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ВЛОЧНО-КОНТАКТНАЯ МОДЕЛЬ

ДЕФОРМИРОВАНИЯ МАССИВНЫХ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ С ТРЕЩИНАМИ И ШВАМИ

5.1.Продольный изгиб балочных элементов блочной

201

структуры

5.2.Учет упругопластических деформаций стержневой ар-

231

матуры

5.3.Поперечный изгиб балок при наличии наклонных трещин

5.4.Расчет железобетонных элементов с пересекающимися^ трещинами (швами)

5.5.Выводы по главе 5

ГЛАВА 6. ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ РЕЗЕРВУАРЫ ДАВЛЕНИЯ. НЕЛИНЕЙНОЕ

ДЕФОРМИРОВАНИЕ В УСЛОВИЯХ ТЕРМОСИЛОВОГО НАГРУЖЕНИЯ

ПРИ НАЛИЧИИ ТРЕЩИН В БЕТОНЕ

б.1.Интегральная модель деформирования железобетона с

трещинами

6.2.Методика статического расчета железобетонных резервуаров давления с учетом трещинообразования в бетоне

6.3.Напряженно-деформированное состояние железобетонных защитных оболочек АЭС

г

6.4.Выводы по главе 6

ГЛАВА 7. КОНТИНУАЛЬНО-ДИСКРЕТНЫЙ МЕТОД РАСЧЕТА МАССИВНЫХ

БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ТРЕЩИНАМИ ^

И ШВАМИ

7.1.Определение несущей способности внецентренно-

сжатых элементов по деформированной схеме

строительных швов

7.4.Выводы по главе 7

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Силовое сопротивление массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами»

ВВЕДЕНИЕ

Эффективность капитальных вложений в строительство, в том числе гидротехническое, тесно взаимосвязана с научно-техническим прогрессом и является одним из условий экономического и социального развития России. Решение этой важной задачи невозможно без совершенствования бетонных и железобетонных конструкций - основы современного капитального строительства..Особое место в этой связи занимает проблема развития методов расчета и проектирования, обеспечивающих эффективность и надежность коне трукций.

Массивные конструкции составляют широкий класс бетонных и железобетонных конструкций, обладающих комплексом обособленных свойств и характеристик. Наибольшее распространение массивные стержни, плиты, стены, оболочки и собственно тела-массивы имеют в гидротехническом строительстве, но достаточно часто находят применение и в других строительных отраслях. При всем многообразии конструктивных решений одной из объединяющих особенностей массивных конструкций является наличие различных строительных и деформационных швов. Характерная в целом для железобетона работа при эксплуатационных нагрузках и воздействиях с системами трещин различного вида, происхождения и схем образования имеет в случае массивных конструкций собственную специфику. Особенности армирования, значительные габариты сечений, постепенность и длительность возведения бетонной кладки обусловливают деформирование нетрещиностойких массивных конструкций на протяжении большей части своей истории как конструкций, имеющих выраженное блочное строение.

При этом целый ряд массивных конструкций, в связи с масштабами возможных при аварии социальных, экологических и экономических последствий, обладает высокой степенью ответственности. И это определяет повышенные требования к достоверности расчетных оценок влияния трещин и швов на несущую способность, жесткость, проницаемость, коррозионную стойкость сооружений. Сложная геометрия и большие габариты массивных конструкций в

сочетании с наличием систем швов и трещин, в том числе пересекающихся, приводят к необходимости оценки пространственных эффектов их деформирования и разрушения.

Важно подчеркнуть, что в гидротехническом строительстве традиционно ббльшее внимание уделялось методам расчета основных бетонных сооружений - плотин. В то же время в области промыш-ленно-гражданского строительства огромное большинство теоретических и экспериментальных исследований посвящено работе линейных конструкций типа балок, колонн и т.д. Однако многие массивные гидротехнические и иного назначения конструкции по особенностям конструктивных решений и статической работы занимают промежуточное положение, для их расчета актуальны собственные подходы.

Действующие нормы проектирования бетонных и железобетонных конструкций, обобщающие многолетние результаты исследований и практического опыта, обеспечивают в целом достаточно высокий технико-экономический уровень проектных решений. При этом, как показывает отечественный и зарубежный опыт натурных наблюдений, имеются примеры отклонений от нормативно-прогнозируемой работы различных массивных конструкций. В частности, раскрытие швов и трещин приводит к изменению статических схем работы конструкций и образованию вторичных трещин, обусловливающих реализацию не-нормируемых современными СНиП механизмов разрушения элементов. Таким образом, существует необходимость совершенствования методов расчета предельных состояний. Кроме того, заметно опережающее развитие упрощенных практических методов расчета. А частные подходы к решению задач, перегруженность не всегда физически ясными эмпирическими формулами и коэффициентами определяют не только методологические недостатки теории. Существенным практическим недостатком является необходимость дорогостоящей экспериментальной проверки внедряемых материалов, элементов и конструкций. Фрагментарность теории существенно сдерживает и развитие автоматизированных систем проектирования железобетонных конструкций.

Таким образом, актуальность данной работы определяют насущная необходимость совершенствования теории массивного железобетона, развития на достаточно общей основе методов расчета

бетонных и железобетонных конструкций, их реализация с помощью современных вычислительных средств.

Цель работы состояла в обосновании принципов, построении теоретических основ и разработке эффективных численных методов комплексных деформационных и прочностных расчетов массивных бетонных и железобетонных конструкций со швами и трещинами, что представляет собой новое перспективное направление в исследовании гидротехнических сооружений и в теории железобетона, имеет в итоге важное социально-экономическое значение.

Научную новизну работы составляют:

- развивающая теорию массивного железобетона расчетная блочно-контактная модель, в которой основным элементом является не сечение, а пространственный деформируемый блок, выделенный трещинами (швами), и прямо учитывается сопротивление бетона распространению трещин, сцепление арматуры с бетоном;

- континуально-дискретный метод расчета массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещиноподобными нарушениями сплошности бетона, предусматривающий два взаимозависимых уровня представления конструкции с применением в рамках блочно-контактной модели в качестве граничных условий статической эквивалентности напряжений в сечениях с трещинами (швами) ;

- развитие теории трещин для тел грубо неоднородной структуры, имеющей начальные дефекты, как результат построения модели локального разрушения бетона при растяжении в условиях сложной деформации, наличии остаточных и односторонних связей берегов макротрещины;

- модель взаимодействия арматурных стержней периодического профиля с окружающим бетоном, учитывающей продольно-поперечный характер нагружения, наличие пересечений со стержнями других направлений;

- решение на основе пространственной блочно-контактной модели деформирования комплекса задач о напряженно-деформированном состоянии бетонных и железобетонных элементов, работающих при наличии поперечных швов и магистральных трещин, в том числе пересекающихся;

- метод решения задачи нелинейной ползучести бетона в рамках пространственной блочно-контактной модели; развитие указанной модели на случай упругопластического деформирования арматуры;

- метод решения задачи о поперечном изгибе железобетонного стержневого элемента при образовании наклонной трещины с прямым определением ее траектории;

- формулировка задач об условиях образования вторичных трещин в бетонных и железобетонных элементах и разработка подхода к их решению;

- предложенные для включения в нормативные документы инженерные методики и решение задач по определению напряженно-деформированного и предельных состояний плоско- и косовне-центренно-сжатых бетонных конструкций со швами и трещинами по деформированной схеме;

- физические соотношения для симметрично нагруженных железобетонных оболочек вращения со смешанными системами армирования, справедливые до и после трещинообразования в бетоне; методика определения жесткостных характеристик таких оболочек, унифицированная для различных схем трещин, произвольной трансверсальной неоднородности и нелинейности свойств материалов ;

- общая методика и результаты статического расчета железобетонных резервуаров давления, работающих при переменных термомеханических нагружениях, в том числе при произвольных градиентах температурных полей, с изменяющимися системами меридиональных и кольцевых трещин в бетоне.

Практическое значение работы состоит в том, что построенные методы расчета массивных бетонных и железобетонных конструкций позволяют как на эксплуатационной стадии, так и на стадии, близкой к разрушению, прямо определять:

- схемы и шаг образования трещин, в том числе пересекающихся и наклонных;

- глубину проникновения и параметры раскрытия трещин и швов;

- жесткостные характеристики элементов с раскрытыми швами и трещинами;

- перемещения и внутренние усилия конструкций с нарушениями сплошности;

- локальные экстремумы деформаций и напряжений в бетоне и арматуре

и в итоге при повышении надежности оценок напряженно-деформированного состояния дают возможность выявления резервов жесткости и несущей способности конструкций, управлять в определенной степени их напряженным состоянием, принимать технические решения, направленные на ограничение раскрытия швов и трещин.

Применение разработанных моделей, методов и программ * расчета позволяет также получить экономический эффект за счет снижения трудоемкости проектных работ, замены дорогостоящих и трудоемких лабораторных и натурных испытаний конструкций численными экспериментами на ЭВМ.

Созданный расчетный аппарат может служить для обоснования характеристик и параметров континуальных моделей деформирования бетонных V железобетонных конструкций с трещинами (швами), реализующих концепцию "размазанных трещин", а также для обработки и правильного понимания новых и уже известных опытных данных, целенаправленной постановки физических экспериментов.

Инженерные методы расчета массивных гидротехнических конструкций, работающих при плоском и сложном внецентренном сжатии со швами и трещинами используются в проектной практике АО "Ленгидропроект", рекомендации по расчету и проектированию приняты в АО "ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева" для использования в новой редакции норм проектирования бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений; вычислительная программа РЕЗЕРВ передана в институт "Атомэнергопроект" (г. Москва) для решения задач, связанных с проектированием железобетонных резервуаров давления, результаты исследований внедрены в проекты сталежелезобетонных и предварительно напряженных железобетонных защитных оболочек АЭС, рекомендации по статическому расчету железобетонных защитных оболочек использованы при составлении ведомственного нормативного документа Минатомэнерго РФ (ПиНАЭ 10007-89); материалы диссертационной работы используются в учебном процессе в СПбГТУ в рамках специального курса железобетонных конструкций и при дипломном проектировании.

Основные положения и результаты диссертации опубликованы в 32 печатных работах, доложены и обсуждены на IV научно-практическом совещании института "Гидропроект" (Москва, 1982г.); ежегодных научных конференциях СПбГАСУ (ЛИСИ) в период с 1986 по 1996 гг.; Всесоюзных научно-технических совещаниях "Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений" (Нарва, 1986 г., Усть-Нарва, 1990 г., С.-Петербург, 1993 г.); совещаниях Научно-координационного совета по бетону и железобетону Госстроя СССР "Расчет железобетонных башенных сооружений и пространственных конструкций с учетом воздействий внешней среды" (Донецк-Макеевка, 1987 г., 1989 г., 1991 г.); Всесоюзном координационном совещании "Прочность и температурная трещиностойкость бетонных гидротехнических сооружений при температурных воздействиях" (Усть-Нарва, 1988 г.); Российской научно-технической конференции "Инновационные наукоемкие технологии для России" (С.-Петербург, 1995 г.); Международной конференции по бетону и железобетону "Инженерные проблемы современного железобетона" (Плес, 1995г.); XV Международной конференции "Математические модели, методы потенциала и конечных элементов в механике деформируемых тел" (С.-Петербург, 1996 г.); Пятой Всероссийской научно-методической конференции (Н.Новгород, 1996 г.); III Международной научно-методической конференции "Высокие интеллектуальные технологии образования и науки" (С.-Петербург, 1996 г.); научных семинарах кафедры "Строительные конструкции и материалы" СПбГТУ в период с 1983 по 1998 гг.

Работа выполнена на кафедре строительных конструкций и материалов СПбГТУ в соответствии со Сводными координационными планами Госстроя СССР важнейших НИР по бетону и железобетону, межвузовской научно-технической программой "Архитектура и строительство" (направление 8, тема 8.1.4.3), программой "Университеты России - фундаментальные исследования" (разделы 3.1.5 и 4.8.11).

1. АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАСЧЕТА БЕТОННЫХ И ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ С НАРУШЕНИЯМИ СПЛОШНОСТИ.

1.1 Массивные бетонные и железобетонные конструкции.

При отсутствии общепринятого строгого определения массивных бетонных и железобетонных конструкций к их первичным отличительным признакам следует отнести:

1. Значительные абсолютные размеры поперечных сечений: высота сечений Н ориентировочно 1,0 м и более, наименьший размер поперечного сечения б имеет одинаковый с Н порядок величины

(5/Н>0,1). Таким образом, для несущей способности сечений в целом роль эффектов, обусловленных статистическим разбросом прочности бетона, а в ряде случаев градиентами его деформирования, становится исчезающе малой;

2. Малые проценты продольного армирования (обычно менее 0,5%), часто в сочетании с применением крупных диаметров (до 60 мм) стержневой арматуры, и, как правило, небольшое количество (с шагом до 1,0-2,0 м) или полное отсутствие поперечной арматуры. Особенностью конструирования арматуры является, как правило, малая дисперсность ее размещения в поперечных сечениях в целом, а, с другой стороны, часто применение многорядных арматурных поясов с высотой зоны армирования равной 5-10 % высоты сечения;

3. Существенное влияние на напряженно-деформированное состояние этих конструкций температурно-влажностных воздействий различного происхождения;

4. Наличие строительных и деформационных швов как результат поэтапного возведения сооружения и мероприятий против чрезмерных температурных и усадочных напряжений, а также усилий, вызываемых неравномерными осадками конструкций.

В широкой гамме строительных швов обычно выделяют:

- ярусные швы или швы бетонирования, в том числе в сборно-монолитных конструкциях, а также при восстановлении или усилении конструкций;

- межблочные или межсекционные (например, межстолбчатые)

швы, которые могут быть замоноличеиными или незамоноличенными;

- швы-надрезы и швы-разрезы (например, контурные швы) для регулирования напряженного состояния сооружения.

При этом швы бывают частично или полностью гладкими и штраблеными, контактными и бесконтактными, сухими или напорными, непересекающимися и пересекающимися. По своей ориентации швы подразделяются на: 1)параллельные продольной оси (срединной поверхности) элементов конструкции с расположением в сжатой либо растянутой зонах (например, в сборно-монолитных перекрытиях, ярусные швы в плитах) и 2) нормальные или наклонные к- оси (срединной поверхности)элементов (подпорные стены, стены шлюзов, быки ГЭС).

Массивные бетонные и железобетонные конструкции неправильно относить исключительно к гидротехническому строительству, так как они весьма распространены в энергетическом и транспортном строительстве, используются во многих промышленных и гражданских сооружениях.

Так, к массивным стержневым элементам обычно относятся большепролетные ригели зданий гидравлических, тепловых и атомных электростанций, различных промышленных цехов и производств, некоторые виды балок мостовых переходов, сплошные железобетонные колонны каркасных промышленных и общественных зданий, промежуточные опоры акведуков, колонны подсилосных этажей, опорные элементы бункеров и т.п..

Большая часть подпорных плоских и ребристых стен, устои и мостовые опоры, стены камер докового типа, быки и разделительные стенки водосливных плотин, элементы лотков акведуков, отсасывающих труб и дюкеров, водобойные плиты, фундаментные стены и плиты различного назначения представляют собой массивные пластины.

Примерами массивных оболочек могут являться фрагменты арочных, многоарочных и купольных плотин, своды биологической защиты ядерных реакторов, печей и других тепловых агрегатов, цилиндрические камеры очистных сооружений и опоры морских нефтедобывающих платформ шельфовой зоны, резервуары для воды, газов и нефтепродуктов, защитные оболочки реакторных отделений АЭС, предварительно напряженные железобетонные аккумуляторы

тепла и пара, напорные водоводы, несущие стволы дымовых труб.

Среди непосредственно тел-массивов можно указать, в частности, бетонные гравитационные и контрфорсные плотины, предварительно напряженные железобетонные корпуса ядерных реакторов и некоторых химических производств, фундаменты и опорные элементы технологического оборудования энергетических, металлургических и машиностроительных предприятий.

Учитывая вышесказанное, массивные бетонные и железобетонные конструкции, вообще говоря, следует определять не в рамках какой-либо отрасли строительства, а как отдельный класс железобетонных конструкций [26].

Для массивных конструкций характерна значительная неоднородность физико-механических свойств бетона как в поперечных сечениях, так и вдоль сооружения. Неоднородность свойств может вызываться рядом причин:

- применением различных по зонам конструкции классов бетона, в том числе в сборно-монолитных конструкциях;

- направлением укладки и уплотнения бетонной смеси;

- применением для бетона крупных заполнителей больших размеров (до десяти и более сантиметров);

- постепенностью и длительностью возведения сооружения.

К основным особенностям условий работы.массивных конструкций можно отнести:

повышенные требования по непроницаемости (герметичности) и коррозионной стойкости, как следствие характерной для этих конструкций эксплуатации в контакте с грунтами, жидкостями и газами, включая химически- и радиоактивные вещества;

существенную роль нагрузок от собственного веса конструкций, сил противодавления для гидротехнических (подпорных) сооружений .

Важным, а часто предопределяющим фактором является наличие' в массивных конструкциях начальных (собственных) напряжений. Поля начальных напряжений, как правило, знакопеременны и неоднородны по абсолютным значениям, которые могут достигать высоких уровней, а, следовательно, приводить к начальным микродефектам структуры бетона. Начальные напряжения формируются в строительный период и обычно вызываются:

• неравномерными распределениями температуры и влажности вследствие колебаний во времени температуры и влажности окружающей среды;

• переменным по времени и блокам бетонирования выделением тепла при гидратации цемента (экзотермия бетона);

• постепенным ростом модуля деформаций бетона ;

• неравномерным высыханием (увлажнением) бетона, и, соответственно, развитием деформаций усадки (набухания);

•;сложной последовательностью статического нагружения молодого бетона вышележащими его слоями;

• развитием деформаций ползучести бетона;

• применением крупного заполнителя и стержневой арматуры повышенных диаметров;

• замоноличиванием блочных швов и т.п.

Совокупность вышеперечисленных обстоятельств и факторов определяет специфику поведения массивного бетона и железобетона под нагрузкой(см., например,[87,115]).

В первую очередь отмечается высокая вероятность образования трещин в бетоне. При значительных габаритах конструкций этому способствуют повышенные размеры зон действия растягивающих напряжений, наличие обширных зон■пониженной трещиностой-кости, в которых инициаторами трещин при эксплуатационных нагрузках и воздействиях служат дефекты структуры бетона, образовавшиеся в строительный период, а также швы бетонирования и швы-надрезы.

В целом следует подчеркнуть характерную сложность истории трещинообразования в бетоне массивных конструкций. Обычно выделяют трещины, образовавшиеся в строительный период, в период эксплуатации, после реконструкции или усиления. Рассматриваются трещины полностью открытые, полностью или частично зажатые, односторонне закрытые в результате сдвига берегов, повторно раскрытые, залеченные. По признаку очередности образования трещины часто подразделяются на первичные и вторичные. Развитие трещин часто соотносят с уровнем микро-, мезо- и макроструктуры бетона [51]. В последнем случае трещины рассматривают в системе "крупный заполнитель - цементно-песчаная матрица" и называют

макроскопическими. Трещины, по которым конструкция собственно разделяется на части, обычно называют магистральными. По темпам развития различают трещины активные и пассивные, устойчивые и неустойчивые. Пространственная ориентация трещин обычно характеризуется их положением относительно продольной оси или срединной поверхности элементов, по отношению к которым трещины могут быть поперечными (нормальными), продольными и наклонными. Трещины в бетоне могут быть также непересекающимися и пересекающимися, в том числе со строительными швами. Системы пересекающихся кольцевых и меридиональных трещин имеют место, например, в защитных оболочках АЭС и других подобных резервуарах давления при действии температурных перепадов по толщине и избыточного внутреннего давления (рис. 1.1)[92, 173, 177]. А, например, в ряде секций гравитационно-арочной плотины Саяно-Шушенской ГЭС в настоящее время сложилось положение, когда горизонтальные трещины пересекаются с вертикальными швами, ориентированными и вдоль, и поперек потока(рис.1.2)[130].

Трещины в бетоне обычно образуются группами и на первоначальных стадиях развиваются в основном нормально к продольной оси элементов. Нетрещиностойкие массивные конструкции таким образом приобретают блочную структуру с плановыми размерами блоков, определяемыми шагом трещин.

Известен особый характер трещинообразования в бетоне, присущий массивным конструкциям. Так, шаг трещин обычно сопоставим с высотой сечения Н: в бетонных или не имеющих сцепления арматуры с бетоном элементах - примерно (1,0-3,0)Н, в железобетонных элементах с обеспеченным сцеплением арматуры с бетоном -(0,3-1,0)Н (см., например,[18,92,117] и др.). Натурными наблюдениями и в лабораторных экспериментах зафиксированы существенные различия параметров напряженно-деформированного состояния в сечениях с трещинами и осредненных на базе шага трещин, что свидетельствует о ярко выраженной локализации процессов разрушения. Как правило, отмечается также значительное раскрытие и глубина проникновения трещин (до 70-80% высоты сечения). Длина трещин по фронту может достигать нескольких метров.

Образование трещин в статически неопределимых конструкциях приводит к изменению статической схемы их работы. В этой связи

Рис.1.1 Схема фрагмента плотины Саяно-Шушенской ГЭС:

1 - межсекционные швы;

2 - горизонтальные трещины;

3 - межстолбчатые швы.

Рис.1.2 Развертка наружной поверхности цилиндрической части железобетонной модели 1:20 защитной оболочки АЭС при действии избыточного давления 0,46 МПа [92]

нарушение трещиностойкости может определять переход массивных конструкций к предельным состояниям по условиям прочности. Сравнительно близкие уровни внешних нагрузок для стадий трещи-нообразования и предельного равновесия наиболее характерны для бетонных и слабоармированных конструкций.

Резкое снижение жесткости после трещинообразования обусловливает повышенную деформативность массивных конструкций, в том числе может приводить к чрезмерным перемещениям.

Учитывая, что в трещины может поступать напорная вода либо берега трещин могут испытывать избыточное давление газовдостоверный прогноз параметров раскрытия трещин существенен и с точки зрения оценки проницаемости конструкций, коррозии бетона и арматуры. В этом смысле особенно опасно образование сквозных трещин.

Рассмотрим некоторые характерные примеры деформирования и разрушения массивных бетонных и железобетонных конструкций.

В работе [117] представлены результаты известных испытаний фрагментов камеры шлюза в натуральную величину и в масштабе 1:4 геометрического подобия, а также испытаний серии железобетонных балок с высотой сечения 0,75-1,0 м. Здесь отмечается и впервые подробно анализируется характерная веретенообразная форма раскрытия магистральных трещин (рис.1.3). В этом случае максимальное раскрытие трещин достигается в глубине сечения, которое в 2-3 раза превосходит раскрытие трещин на уровне растянутой продольной арматуры. Аналогичная картина трещинообразования подтверждается и расчетно-теоретическими исследованиями [104] .

Для массивных конструкций в целом, как уже отмечалось, характерна сложная кинетика и переменная морфология трещин.

Так, например, в серии испытаний [117] зафиксировано также образование вторичных веерных или дельтавидных трещин небольшого раскрытия (рис.1.3). В результате сцепление арматуры с бетоном в зоне магистральных трещин существенно нарушается, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на совместности деформирования бетонной и арматурной частей сечения в целом.

В ряде экспериментальных и расчетно-теоретических работ (см., например,[25,98,104,118,168]) указывается на возможность образования и развития в изгибаемых элементах продольных трещин

Рис.1.3 Последовательность развития трещин в изгибаемом массивном железобетонном

элементе[117]: 1 - веретенообразные магистральные трещины; 2 - клиновидные трещины; 3 - веерные (дельтавидные) трещины

откола, исходящих из вершин первичных поперечных трещин. При этом уровень сжимающих напряжений на продолжении нормальных трещин может не превышать 0,5Rb, где Rb - характеристика прочности бетона при осевом сжатии. При таком развитии магистральных трещин сжатая и растянутая зоны начинают работать раздельно, эффективная высота сечения элемента резко уменьшается.

В докладе [168] приводятся примеры разрушения такого характера различных арочных плотин. На рис.1.4,а представлена схема разрушения плотины Гаж (Франция), где субпродольная трещина откола образовалась в результате раскрытия поперечного шва бетонирования. Аналогичный механизм разрушения имел место при аварии на плотине Толла (о.Корсика)высотой 90м. Из-за неравномерных осадок в плотине Цойцир (Швейцария) уже с низовой грани первоначально образовались горизонтальные трещины изгиба, которые в дальнейшем развивались в субвертикальном направлении (рис.1.4,б). На многоарочной плотине Даниэль Джонсон (Квебек,Канада) высотой 200м в зоне сопряжения арок с опорами изгибные трещины на напорной грани также в дальнейшем развивались под острым углом к низовой поверхности.

В диссертации [98] приводятся сведения об аналогичных формах разрушения стен шлюзовых камер. Например, при известной аварии в 1962 г. на шлюзе Боткинской ГЭС. Анализ многолетних натурных наблюдений за конструкциями девяти шлюзов канала им. Москвы подтвердил наличие специфических особенностей деформирования массивных стен камер (рис.1.4,в)[98]:

- образование нормальных трещин по большинству блочных

швов;

- веерообразное в дальнейшем выклинивание поперечных трещин в монолитную часть сечения под углом 45-60°;

- объединение этих веерных трещин в круто ниспадающую трещину большого раскрытия с наклоном траектории к вертикали примерно 15°.

Ранее подобные результаты были получены во ВНИИГ им.Б.Е.Веденеева при испытаниях фрагментов камер шлюзов [115]. Аналогичные явления зарегистрированы в стенах шлюзов Павловской и Саратовской ГЭС.

В работе [98] приведены также примеры разрушения массивных

Рис.1.4 Схема трещинообразования в:

а) плотине Гаж;

б) плотине Цойцур;

в) стенах шлюза канала им.Москвы.

балочных элементов таврового сечения с образованием продольных трещин откола сжатых полок. Так, в балках перекрытия машинного зала Волжской ГЭС им.XXII съезда КПСС, имеющих конструктивное поперечное армирование, наибольшее развитие получили поперечные трещины в четвертях пролета. В зоне вута ниже полки первоначальные нормальные трещины выполаживались. При этом жесткость ригелей пролетом 24 м настолько снижается, что при ремонте кровли зафиксировано "бухтение" конструкций перекрытия. В массивных тавровых перекрытиях над сегментным затвором Истринской ГЭС (Московская обл.) в центре 11-метрового пролета образовалась одна сосредоточенная поперечная трещина, которая в толще полки разветвилась горизонтально в обе стороны (рис.1.5,а). Здесь также расчетная поперечная арматура отсутствовала. При этом ширина раскрытия магистральной трещины в несколько раз превзошла допустимые значения.

В Брестском инженерно-строительном институте аналогичные картины трещинообразования были зафиксированы при испытаниях предварительно-напряженных балок таврового сечения, работающих без сцепления арматуры с бетоном (см., например,[25,46]).

На актуальность проблемы образования продольных трещин откола указывается в статье [7] для случая изгиба тавровых балок с полкой з растянутой зоне, особенно при поперечной нагрузке, приложенной непосредственно к полке (рис.1.5, б). Такая ситуация характерна для сборно-монолитных фундаментов, применяемых в основном в промышленно-гражданском строительстве. Отмечается, что в этом случае опытная несущая способность элементов из-за увеличения напряжений в хомутах и поперечного растяжения бетона сжатой зоны снижается на 53-79% по сравнению с эталонными образцами, в которых нагрузка прикладывалась к сжатому ребру.

Следует подчеркнуть, что, например, в исследованиях [79,105] образование продольных трещин откола растянутой зоны отмечается и в элементах прямоугольного профиля, в том числе даже в области постоянных изгибающих моментов.

В условиях надежной анкеровки растянутой арматуры и достаточно дисперсном поперечном армировании как в зонах чистого изгиба, так и при совместном действии изгибающих моментов и перерезывающих сил возможно образование и развитие продольных тре

Рис.1.5 Схемы трещинообразования в тавровых балках:

а) перекрытия над сегментным затвором Истринской ГЭС;

б) сборно-монолитного фундамента.

щин откола защитного слоя бетона (рис.1.6). Серьезное внимание этой проблеме, учитывая опасность раздельной работы продольной арматуры и бетонной части сечеимя, уделено в целом ряде экспериментальных и теоретических исследований (например, в [82,169]). Оказывая существенное влияние на локальное сцепление арматуры с бетоном, такого рода трещины могут определять в дальнейшем предельные состояния поперечных сечений изгибаемых железобетонных элементов. Кроме того, значительное раскрытие вторичных трещин откола защитного слоя может способствовать переходу поперечной арматуры в пластическую стадию работы.

Таким образом, массивные конструкции, составляющие широкий класс бетонных и железобетонных конструкций, обладают комплексом обособленных свойств и параметров.

При всем многообразии конструктивных решений и других отличий одной из их важнейших особенностей является наличие разнообразных швов, а также работа при эксплуатационных нагрузках и воздействиях с системами трещин различного вида, схем сочетания и происхождения. При наличии швов и трещин, в том числе пересекающихся, массивные конструкции на протяжении большей части своей истории деформируются как конструкции блочного строения с размерами блоков, определяемыми шагом трещин (швов). В сочетании со сложной геометрией и значительными габаритами элементов такая специфика деформирования массивных конструкций обусловливает необходимость прямых оценок пространственных эффектов их напряженно-деформированного и предельного состояний, то есть решения соответствующих задач в трехмерной постановке.

Повышенные, как правило, требования к надежности и безопасности таких конструкций, их непроницаемости (герметичности) и коррозионной стойкости определяют первостепенную роль и важность достоверных оценок параметров раскрытия швов и трещин.

Выраженная локальность процессов разрушения и "возмущений" напряженно-деформированного состояния, существенные отклонения экстремальных значений от ХЛ фоновых" уровней напряжений и деформаций в бетоне и арматуре, наличие трещин различных по параметрам раскрытия классов порождает необходимость применения методов многоуровневого расчета массивных конструкций. Причем аналогичные проблемы имеют место также и для обычных, немассивных

Рис.1.6 Продольные трещины откола в зоне поперечных трещин

конструкций на стадии их предразрушения, когда разделительные магистральные трещины располагаются уже с относительно редким йагом, активно работающая часть арматуры составляет значительно меньшую долю ее общего содержания.

Существенные изменения статических схем работы бетонных и железобетонных элементов, образование и развитие в них вторичных трещин (дефектов) часто приводит к ненормируемым действующими СНиП предельным состояниям массивных конструкций. В целом, для расчета массивных конструкций требуют уточнения методы предельных усилий, как правило, успешно применяемых для обычных балочных элементов промышленно-гражданских сооружений.

1.2. Модели деформирования бетонных и железобетонных элементов с трещинами (швами).

Макроскопические трещины в растянутых зонах являются одним из сильнейших факторов, определяющих нелинейное поведение бетона. Поэтому достоверность моделей деформирования бетонных и железобетонных элементов во многом обусловлена правильным выбором их расчетных схем на стадиях образования и развития трещин.

К настоящему времени в зависимости от дисперсности распределения и относительных размеров макротрещин разрабатываются два подхода к оценке напряженно-деформированного состояния элементов с трещинами.

В одном случае бетон при наличии системы дисперсных трещин представляется сплошным телом с переменными в процессе трещино-образования анизотропными свойствами. И такие континуальные модели характеризуются той или иной степенью осреднения параметров напряженно-деформированного состояния в окрестностях трещин, которые в результате учитываются интегрально.

При другом подходе сравнительно редкие трещины рассматриваются непосредственно как локальные нарушения сплошности и моделируются в дискретной форме.

Известные континуальные модели либо строятся с использованием понятия расчетного сечения и являются макромасштабными, либо относятся к микромасштабу и сводятся к построению зависи-

мостей "напряжения-деформации" в расчетных точках.

Более продолжительную историю развития имеют интегральные модели, отнесенные к расчетному сечению. При этом решения строятся на базе, как правило, классических теорий стержней, плит и оболочек с выделением деформаций координатных (срединных), соответственно, линий, плоскостей и поверхностей. С учетом особенностей трещинообразования наибольшее применение такие модели находят для железобетонных элементов.

В нашей стране на начальном этапе большой вклад в разработку подобных интегральных моделей деформирования внесли А.А.Гвоздев, А.Ф.Лолейт, В.И.Мурашев.

Согласно теории В.И.Мурашева, растянутая зона изгибаемого железобетонного стержня с полезной высотой h0 разбивается поперечными трещинами на примерно равные участки длиной Lcrc. Условия равновесия записываются для расчетного нормального сечения с трещиной. Усилие трещинообразования определяется по 1-ой стадии напряженно-деформированного состояния; с момента появления трещины растягивающие усилия в приведенном сечении воспринимаются только продольной арматурой. Кинематические предположения (гипотеза плоских сечений) строятся для средних на шаге между трещинами продольных деформаций блока, а влияние неупругих деформаций сжатого бетона и работы растянутого бетона между трещин учитывается коэффициентами неравномерности Vj/b, \f/s и коэффициентом упругости v. Тогда средняя кривизна участка с трещинами выражается зависимостью

где Z - плечо внутренней пары.

В более поздних исследованиях модель В.И.Мурашева получила дальнейшее развитие.

Например, И.И.Улицкий, А.А.Гвоздев обобщили теорию на случай длительного загружения; Я.М.Немировский, В.С.Рокач и другие исследователи выявили и изучили влияние на работу балочных элементов растянутого бетона над трещиной; экспериментальные диаграммы деформирования бетона и арматуры и их различные аппроксимации используются в работах В.Н.Байкова, Ю.П.Гущи,

(1.1)

М.Л.Зака, А.Д.Кауфмана, Г.П.Яковленко и других авторов.

Значительное число исследований, например, выполненных под руководством В.Н.Байкова, П.И.Васильева, Н.М.Мулина Я.М.Не-мировского, посвящено уточнению коэффициентов неравномерности (осреднения). Выяснена их зависимость, главным образом, от размеров и соотношения размеров блока между трещинами, относительной глубины трещины, процента армирования. Однако, можно отметить, что существующие аналитические выражения для коэффициентов 1]/3, \уь не удовлетворяют всему спектру расчетных случаев.

Несмотря на существенный вклад в теорию железобетона модель В.И.Мурашева не может выступать в качестве обобщающей. В частности, она не применима к задачам раскрытия трещин в неар-мированных бетонных элементах. Методы осреднения деформаций не работают в случае массивных балок, когда, например, усилия сцепления между арматурой и бетоном носят существенно местный характер, их влияние не распространяется на все сечение. Кроме того, зона влияния трещины по длине блока также весьма ограничена. Допущение о неизменности количества трещин вплоть до наступления пластических деформаций в арматуре не позволяет объяснить образование вторичных трещин.

Поэтому предпринимаются дальнейшие попытки совершенствования макромасштабных интегральных моделей.

Введение в разрешающую систему уравнений закона сцепления арматуры с бетоном, а также нелинейных зависимостей "а — 8" для бетона и арматуры позволило М.М.Холмянскому в рамках классического подхода рассматривать трещинообразование как непрерывный в определенном диапазоне процесс [134,136]. К методологически единой оценке деформативности железобетонных элементов на различных стадиях их работы тяготеют и другие интегральные модели для расчетных сечений (см., например, [8,16]). В соответствии с методом В.М.Бондаренко деформативность железобетонных элементов оценивается с помощью интегрального модуля деформации, который, являясь единой характеристикой расчетного сечения, зависит от уровня и характера действующих усилий, учитывает различные нелинейные процессы деформирования, в том числе трещинообразование в бетоне.

Модель В.И.Мурашева положена в основу теории Н.И.Карпенко

об изгибе плит и оболочек с трещинами [62]. Разнообразие ситуаций развития нормальных трещин в элементах сводится к шести расчетным схемам трещинообразования, при этом учитывается ориентация трещин относительно направлений продольного армирования. Стержневая арматура, параллельная срединной поверхности, задается коэффициентами армирования. Наряду с гипотезой прямых нормалей, которая считается справедливой в среднем на базе шага трещин, в сечениях с трещинами в расчет вводится прямоугольная эпюра сжимающих напряжений в бетоне. Работа растянутого бетона над трещиной и поперечные деформации бетона не учитываются-. Использование концепции "размазанных" трещин приводит к нелинейным уравнениям состояния, соответствующих по форме зависимостям для сплошных анизотропных тел. В данном случае анизотропные свойства^зависят от армирования конструкции (начальная анизотропия) и характера трещинообразования (приобретенная переменная анизотропия).

Следует отметить отсутствие специальных исследований распределения деформаций и напряжений в пространственных блоках между трещинами, характерных для нетрещиностойких плит и оболочек. Поэтому в их расчетах коэффициенты осреднения назначаются на основе балочных представлений (см., например, [16,62]). В работе [16] для коэффициента неравномерности 1[/ в расчетах железобетонных плит дополнительно вводится поправочный множитель, зависящий от соотношения изгибающих моментов в ортогональных направлениях и разности коэффициентов поперечной деформации бетона и арматуры.

Рассмотренные выше интегральные модели нетрещиностойких железобетонных конструкций используют, наряду с гипотезой сплошности, принцип приведения сечений к однородным. Вместе с тем такие квазиоднородные постановки для железобетонных плит и оболочек с трещинами имеют ограничения и могут привести к серьезным погрешностям. Так, зависимость формул для коэффициентов разрешающих уравнений от схем и параметров трещин существенно усложняет расчетный аппарат, обусловливает частные подходы к решению различных задач. Кроме того, весьма затруднен учет пространственной работы и неоднородных анизотропных свойств бетона и арматуры, статический расчет при наличии температурных и

влажностных полей с переменными по толщине конструкции градиентами. Введение же дополнительных упрощений и искусственных предположений также носит частный характер и не всегда корректно. Например, применение в расчетах железобетонных плит и оболочек балочных представлений приводит к неоднозначности базисной поверхности и, в конечном итоге, к несоответствию геометрической модели системе внутренних усилий. В ряде случаев (например, для массивных конструкций) значительные отклонения центров тяжести приведенных сечений от их геометрических центров вызывают необходимость расчета конструкций по деформированной схеме [22].

В этих условиях определенными преимуществами обладает кусочно-однородная по высоте сечения модель железобетона с трещинами. Непрерывное изменение свойств по толщине конструкции заменяется ступенчатым, железобетонная конструкция представляется собранной из слоев конечной толщины. Рассматривая такую многослойную модель как специальную асимптотическую схему/ можно в необходимой степени дифференцировано оценивать работу бетона и армирующих элементов. Многочисленные примеры эффективного использования многослойных интегральных моделей свидетельствуют о правомерности таких выводов [9,63,64,182 и др.].

Наиболее ранние версии микромасштабных моделей предполагали в первую очередь равенство нулю модулей деформации бетона в направлениях, нормальных площадкам с трещинами. При этом критерием трещинообразования, как правило, служил показатель прочности бетона при осевом растяжении. В более совершенных моделях в физических соотношениях при наличии ряда малых параллельных трещин для местной системы координат пз1г, где п - внешняя нормаль площадки с главными растягивающими напряжениями:

Епп Епя Ег* 0 0 0

^33 Епа ЕЗБ 0 0 0

ЕБ! Е« 0 0 0

х * ПБ 0 0 0 • Спз 0 0

0 0 0 0 0

0 0 0 0 0

£пп

У пв

У вь

(1.2)

принималось Е

nn

= Gns = Gnt = 0 . При этом скач-

кообразное изменение нормальных <Зппи касательных тпз, т1:п напряжений часто приводило к серьезным вычислительным затруднениям. Поэтому, позднее, учитывая возможность остаточных связей на берегах трещин малого раскрытия, в рамках ортотропных моделей после нарушения условий трещиностойкости стали применяться специальные понижающие жесткость коэффициенты, что обеспечивало более гладкий переход к модели трещиноватого бетона. В наиболее общем виде определяющие зависимости ортотропных моделей с фиксированной ориентацией трещин в условиях, например, плоской задачи представлялись в виде [179]:

do

nn

dott

dxnt.

\хЕъ

1

1-lVb

l^vbEb 1 - wi

0

llVbEb

1 - nvI

Заключение диссертации по теме «Гидротехническое строительство», Белов, Вячеслав Вячеславович

7.4 Выводы по главе 7

1. Приведены примеры практического использования континуально-дискретного метода расчета массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами.

2. Представлена методика определения несущей способности внецентренно-сжатых бетонных элементов по деформированной схеме. Применительно к условиям плоского нагружения разработана континуально-дискретная методика, учитывающая влияние поперечных сил и развитие деформаций ползучести бетона. Сопоставление численных результатов с данными экспериментальных исследований показало их хорошее качественное и количественное согласие. Построены номограммы, на основе использования которых предложен инженерный способ оперативного определения предельного сжимающего усилия для внецентренно-сжатых элементов прямоугольного профиля. Для условий косого внецентренного сжатия предложен инженерный метод расчета бетонных конструкций с трещинами (швами), основанный на применении номограмм, которые построены в главе 4 с помощью блочно-контактной модели. Указанные методики могут быть рекомендованы к использованию в новой редакции СНиП для бетонных и железобетонных конструкций ГТС.

3. Представлены численные результаты расчета местного напряженно-деформированного состояния сталежелезобетонной защитной оболочки АЭС в зоне развития пересекающихся поперечных трещин в бетоне. Континуально-дискретный метод позволяет в этом случае взаимосвязанно оценивать:

- схему образования, шаг, глубину проникновения и ширину раскрытия поперечных трещин ортогональных направлений;

- жесткостные характеристики конструкции, перемещения и внутренние усилия в нетрещиностойкой оболочке при термосиловых воздействиях;

- локальные экстремумы полей деформаций и напряжений в бетоне и арматуре и, соответственно, условия реализации и виды предельных состояний;

- возможность образования продольных трещин откола и, как следствие, требуемую мощность поперечного армирования;

- характеристики континуальной модели деформирования железобетона с трещинами (параметры кинематических гипотез, коэффициенты неравномерности деформирования бетона и арматуры и др.).

4. Получены количественные оценки напряженно-деформированного состояния гравитационной бетонной плотины Курпсайской ГЭС в зоне раскрытия строительных швов. Применение континуально-дискретного метода позволило уточнить:

- глубину проникновения и ширину раскрытия как вертикальных межсекционных, так и горизонтальных межблочных швов;

- распределение напряжений в бетоне, в том числе в сечениях со швами.

Сформулированы рекомендации по усовершенствованию расчетов напряженно-деформированного состояния рассматриваемой бетонной плотины.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Пространственная блочно-контактная модель более полно и строго по сравнению с известными методами учитывает особенности деформирования и разрушения бетонных и железобетонных конструкций со швами и магистральными трещинами в бетоне. Отличительным принципом является то, что первичной основой анализа здесь принимается не предельное, а рабочее состояние конструкции. И только затем, рассматривая развитие трещин (раскрытие швов), прогнозируется сценарий перехода к тому или иному предельному состоянию.

2. Таким образом, разработанная модель деформирования выступает как индикатор видов предельных состояний и, следовательно, как катализатор рациональных схем армирования, способов разрезки швами, в конце концов новых конструктивных решений. Большое практическое значение имеет и то, что предложенная расчетная модель выступает в свою очередь как генератор континуальных моделей деформирования конструкций с трещинами, целенаправленных и эффективных физических экспериментов в механике бетона и железобетона.

3. Пространственная блочно-контактная модель сочетает общность подхода'к решению разнообразных задач (по виду конструкций, по способам и степени армирования, по видам и классам бетона и арматуры, по виду и уровню напряженного состояния, по типу и схемам трещин, по виду расчетов - деформационных или прочностных) с необходимой в каждом-конкретном случае достоверностью оценок напряженно-деформированного состояния. Достоинства модели обусловлены взаимосвязями основных факторов, определяющих прочность, сплошность и жесткость конструкции, совместность работы арматуры с бетоном. При этом модель как система является открытой, т.е. допускает совершенствование отдельных положений, а также совместное применение с иными экспериментальными и расчетными методиками.

4. Построен и нашел практическое применение континуально-дискретный метод расчетных исследований бетонных и железобетонных конструкций, работающих с трещинами и швами. Метод реализует концепцию системного многоуровневого анализа конструкций с применением на каждом иерархическом уровне практически наиболее эффективной расчетной модели. Необходимые обратные связи уровней в данном случае осуществляются с применением условий статической эквивалентности напряжений в сечениях с трещинами и швами. Практическая ценность .метода возрастает с учетом возможности на его основе взаимозависимого вероятностного анализа причинно-следственных диаграмм внутренних состояний как представительных элементов конструкций, так и конструкции в целом.

5. Численные исследования показали, что стадия разрушения конструкции представляет собой последовательность состояний, часто незначительно различающихся силовыми характеристиками и очень значительно - деформационными. Поэтому особое значение имеют прямые оценки способности конструкции к деформированию как целого, деформационные критерии разрушения, а общепринятый на сегодня метод сечений явно недостаточен.

6. Разработана модель разрушения бетона при растяжении как тела грубо неоднородной структуры, имеющей стохастический ансамбль начальных дефектов. В модели, принадлежащей к классу "мостиковых", постулируется наличие остаточных и односторонних связей берегов макроскопической трещины, что ближе соответствует реально наблюдаемым явлениям, позволяет расширить область применения модели для условий сложной деформации. Достоинства модели разрушения обусловлены также комплексным учетом энергетических, структурно-масштабных и статистических факторов. На основе модели получены количественные оценки масштабно-градиентного фактора при продольном изгибе бетонных элементов; построены расчетные соотношения для расчета их несущей способности.

7. Предложена и апробирована модель взаимодействия арматурных стержней периодического профиля с окружающим бетоном, учитывающей сложный продольно-поперечный характер нагружения и наличие пересечений со стержнями других направлений. При этом модель свободна от априори задаваемых распределений усилий сцепления по длине стержня. Использованный подход имеет хорошие перспективы применения в расчетах при наличии многорядного, наклонного и поперечного армирования.

8. Пространственная блочно-контактная модель развита на случай неупругого деформирования бетона и арматуры. Тем самым расширяется область применения модели, в том числе на стадиях разрушения сжатого бетона и текучести арматурной стали. Представлена методика решения задачи о поперечном изгибе железобетонного стержневого элемента при образовании наклонной трещины с прямым определением ее траектории. При этом существует методологическое единство расчетов элементов с нормальными и наклонными сечениями. Имеется реальная перспектива развития блоч*-но-контактной модели на случай развития сложных пространственных трещин, в частности при кручении железобетонных элементов. Даны формулировки задач об условиях образования вторичных трещин в бетонных и железобетонных элементах и разработаны подходы к их решению.

9.Разработаны эффективная модель деформирования и методика статического расчета железобетонных резервуаров давления, учитывающие: образование и развитие систем нормальных трещин в бетоне при осееимметричных термосиловых воздействиях с переменными градиентами температурных полей; произвольную последовательность режимов нагружения (разгрузки), включая режимы нагрева и охлаждения; развитие пластических деформаций в листовой и стержневой арматуре; неоднородность, анизотропию и нелинейность деформирования бетона.

10. Предложены инженерные методики расчета напряженно-деформированного и предельного состояний плоско- и косовнецен-тренно-сжатых бетонных конструкций со швами и трещинами в бетоне по деформированной схеме. Разработаны практические рекомендации по расчету рассматриваемого класса конструкций. Представленные методы расчета позволяют осуществить рациональное проектирование конструкций, повысить их надежность и долговечность.

Таким образом, итогом диссертации является решение крупной научно-технической проблемы, связанной с расчетом и проектированием массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Белов, Вячеслав Вячеславович, 1998 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Александровский C.B. Расчет бетонных и железобетонных конструкций на изменение температуры и влажности с учетом ползучести.- М.: Стройиздат, 1973.- 431 с.

» Л

2. Амбарцумян С.А. Общая теория анизотропных оболочек.- И. : Наука, 1974.- 447 с.

3. Артемьев А.Е. Силы зацепления, действующие по бортам нормальных трещин, их влияние на работу изгибаемых железобетонных элементов.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛПИ, 1984.- 156 с.

4. Байков В.Н., Горбатов C.B. Определение предельного состояния внецентренно сжатых элементов по неупругим зависимостям напряжения - деформации бетона и арматуры// Бетон и железобетон.- 1985.- № 6.- С.13-14.

5. Балан Т.А. Инкрементальная модель деформирования бетона и железобетона в условиях многоосного нагружения и ее реализация в численных методах расчета железобетонных конструкций на статические и динамические воздействия: Дисс....д-ра техн. наук.- М., 1987.- 291 с.

6. Бате К., Вилсон Е. Численные методы анализа и метод конечных элементов/ Пер. с англ. под ред. А.Ф.Смирнова.- М. : Стройиздат', 1982.- 448 с.

7. Баташев К.В., Пульнер А.Ф. Несущая способность балок при действии сил, приложенных в пределах высоты их сечения// Бетон и железобетон.- 1989.- № 9.- С.16-18.

8. Бачинский В.Я. Некоторые вопросы, связанные с построением общей теории железобетона// Бетон и железобетон.- 1979.-№11.- С.35-36.

9. Белов В.В. Железобетонные резервуары давления с внешним листовым армированием. Нелинейное деформирование при силовых и температурных воздействиях.: Дисс.... канд. техн. наук, Л.: ЛПИ.- 1989.- 203 с.

Ю.Белов В.В., Пересыпкин С.Е. Особенности, деформирования системы бетонных блоков при совместном действии изгибающего момента, продольного и поперечного усилий (плоская задача)// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные со-

стояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений.- СПб: Изд-во ВНИИГидротехники, 1994.-С.120-125.

11.Белов В.В. Расчет бетонных и железобетонных элементов с пересекающимися магистральными трещинами на основе блочной модели деформирования// Инженерные проблемы современного железобетона: Материалы международной конференции по бетону и железобетону.- Иваново.- 1995.- С.58-65.

12. Белов В.В., Маслов Л.Б. Декомпозиция матрицы МГЭ при решении задач с условиями статической эквивалентности на части границы// Строительная механика и расчет сооружений.- Труды СПбГТУ.- СПб, 1996.- № 456.- С.76-81.

13.Белов В.И. Исследование напряженно-деформированного состояния железобетонных балок как систем, составленных из упругих блоков: Дисс.... канд. техн. наук.- Киров, 1973.-166 с.

14.Бенерджи П., Баттерфилд Р. Методы граничных элементов в прикладных науках/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1984.-494 с.

15.Бердичевский Г.Ю., Гнутов В.И., Панфилов B.C. Исследование бетонной гравитационной плотины Курпсайской ГЭС// Материалы конференций и совещаний по гидротехнике. Работа бетонных плотин совместно со скальным основанием./ ВНИИГ, 1979.-С.135-141..

16.Бондаренко В.М., Бондаренко С.В. Инженерные методы нелинейной теории железобетона.- М.: Стройиздат, 1982.- 288 с.

17.Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1987.- 524 с.

18.Вайсфельд A.A. Исследование напряженно-деформированного состояния нормальных сечений изгибаемых железобетонных элементов при частичном или полном отсутствии сцепления арматуры с бетоном.: Дисс.... канд. техн. наук,- Л., ЛПИ, 1982.- 175 с.

19.Васильев П.И. Об учете пластических деформаций при расчете железобетонных конструкций по 1-ой стадии// Известия ВНИИГ им. Б.Е. Веденеева.- 1954.- Т.51.- С.54-63.

20.Васильев П.И. Некоторые вопросы развития линейной теории ползучести бетона// Ползучесть и усадки бетона.-М., 1969.-С.3-8.

21.Васильев П.И., Пересыпкин E.H. Метод расчета раскрытия швов и трещин в массивных бетонных конструкциях// Предельные состояния гидротехнических сооружений: Труды координац. со-вещ.- Д., 1970.- Вып. 58.-С.72-79.

22.Васильев П.И., Пермяков^ В.В., Соколов И.Б. Расчет массивных железобетонных рам по стадии предельного равновесия// Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций: Труды коорд. совещ.- Л., 1973.- Вып.82.- С.47-50.

23.Васильев П.И., Виллер Ю.Г., Зевин A.A. Влияние ползучести на перемещения внецентренно-сжатой стены из прямоугольных бетонных блоков.- Известия АН СССР, XXVIII, № 4, 1975.-С.46-54.

24.Васильев П.И., Кауфман Д.Б., Кононов Ю.И. и др. Исследование статической работы защитной оболочки АЭС// Технический прогресс в области проектирования и строительства в АЭС с реакторами РБМК и ВК: Сб. тр. Гидропроекта.- М., Вып.57.-1978.- С.86-91.

25.Васильев П.И., Деркач В.Н., Образцов Л.В., Рочняк O.A. Тре-щиностойкость, жесткость, прочность предварительно напряженных балок, не имеющих сцепления арматуры с бетоном// Доклады X Междунар. конгресса ФИП, Нью-Дели, 16-20 февраля 1986.- Л.,. Брест, 1986.- 24 с.

26.Васильев П.И., Залесов A.C. Об объединении норм проектирования железобетонных конструкций различного назначения// Бетон и железобетон.- 1989.- № 1.- С.33-34.

27.Васильев П.И. Особенности работы изгибаемых железобетонных элементов без сцепления арматуры с бетоном// Проблемы реконструкции зданий и сооружений: Межвуз. сб.- Казань, КИСИ, 1994.- С.7-15.

28.Васильев П.И., Ртищев А.Д. Экспериментальные исследования центрально-растянутых бетонных элементов в области больших деформаций// Совершенствование методов расчета и исследование новых типов железобетонных конструкций: Межвуз. сб.-Спб: СПбГАСУ, 1995.- С.39-42.

29.Вербецкий Г.П., Губарь В.Н., Линдес А.Г., Минарский А.Е. Пути дальнейшего совершенствования методики расчета элементов железобетонных конструкций гидросооружений по второй

группе предельных состояний// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния гидротехнических сооружений/ ВНИИГ, 1978.- С.8-14.

30.Веселов A.A. Расчет ширины раскрытия трещин в железобетонных элементах при кратковременном и; продолжительном действии нагрузки// Статические и динамические задачи расчета сложных строительных конструкций: Межвуз. сб.-JI.: ЛИСИ, 1988.- С.80-87.

31.Власов В.М. Прочностные и деформационные характеристики бетона в сложном напряженном состоянии// Известия ВНИИГидро-техники,- 1990.- Т.219.- С.102-108.

32.Вовкушевский A.B., Шойхет Б.А. Расчет массивных гидротехнических сооружений с учетом раскрытия швов.- М.: Энергоиз-дат, 1981.- 136 с.

33.Вовкушевский A.B. Задачи механики деформируемых сред с односторонними связями и их решение методом конечных элементов: Автореф. дисс....д-ра. техн. наук.- Л.,ЛПИ.-198 6.-38с.

34.Высоков A.C. Расчет железобетонных элементов с нормальными трещинами в эксплуатационной стадии (блочная модель): Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- 1991,- 16 с.

35.Вычислительные методы в механике разрушения/ Под ред. С.Атлури/ Пер. с англ.- М.: Мир, 1990,- 392 с.

3 6.Гвоздев A.A. Некоторые механические свойства бетона, существенно важные для строительной механики железобетонных конструкций// Исследования свойств бетона и железобетонных конструкций: Труды НИИЖБ.- М.: Госстройиздат, 1959.- вып.4.

37.Гениев Г.А., Киссюк В.Н., Тюпин Г.А. Теория пластичности бетона и железобетона,- М.: Стройиздат, 1974.- 316 с.

38.Гигинейщвили Д.Я. Численные методы в расчетах бессварных узлов железобетонных конструкций: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- Киев: КИСИ, 1989.- 18 с.

39.Голышев A.B., Бачинский В.Я. К разработке прикладной теории расчета железобетонных конструкций// Бетон и железобетон.-№ 6, 1985.- С.16-18.

40.Горик A.B. Экспериментально-теоретические исследования прочности, трещиностойкости и деформативности косоизгибае-мых предварительно напряженных керамзитожелезобетонных эле-

ментов: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- Одесса, 1982.16 с.

41. Гордон JI.A., Готлиф A.A. Статический расчет бетонных и железобетонных конструкций гидротехнических сооружений.- М. : Энергоиздат, 1982.- 240 с.

42.Графтон П., Строум Д. Расчет осесимметричных оболочек методом прямого определения жесткости// Ракетная техника и космонавтика.- 1963.- 1, № 10.- C.i29-136.

43.Гузеев Е.А., Шевченко В.И., Сейланов JI.A. Экспериментальные полностью равновесные диаграммы деформирования бетона// Матер. конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений.- JI. : Энергоиздат, 1987.- С.180-185.

44.Гун С.Я., Дзюба К.И., Фрадкин Б. В. Напряженно-деформированное состояние плотины Курпсайской ГЭС с учетом раскрытия блочных швов// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений.- Л.: ВНИИГидротехники, 1982.-С.72-76.

45.Гуща Ю.П. Расчет деформаций конструкций на всех стадиях при кратковременном и длительном нагружениях// Бетон и железобетон.- 19,85.- № 11.- С.13-16.

46.Деркач В.Н. Сопротивление предварительно напряженных железобетонных балок таврового сечения без сцепления напрягаемой арматуры с бетоном действию изгибающего момента и поперечной силы.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛПИ, 1987.157 с.

47.Джабур А.Х. Исследование влияния обрывов продольной арматуры и сил зацепления на работу железобетонных балок без поперечной арматуры (хомутов).: Дисс.... канд. техн. наук.-Л.: ЛИСИ, 1980,- 177 с.

48.Ждахин Л.П., Чижевский В.В. Упругая работа железобетонных плит с трещинами в условиях двухосного напряженного состояния// Строительство и архитектура: Изв. вузов.-1970.- №12.-С.22-26.

49.Железобетонные стены сейсмостойких зданий: Исследования и основы проектирования/ Под ред. Г.Н.Ашкинадзе и М.Е.Соколова.- М. : Стройиздат, 1988.- 504 с.

50.Зайцев В.Н. Учет трещинообразования при расчете железобетонных резервуаров высокого давления// Пространственные конструкции зданий и сооружений: Исследования, расчет, проектирование.- М,- 1985.- № 5.- С.58-64.

51.Зайцев Ю.В. Моделирование деформаций и прочности бетона методами механики разрушения.- М.: Стройиздат, 1982.- 196 с.

52.Зайцев Ю.В. Механика разрушения для строителей.- М. : Высшая школа, 1991.- 288 с.

53.3алесов A.C., Чистяков Е.А. Вопросы реконструкции, восстановления и усиления железобетонных конструкций в нормативных документах// Проблемы реконструкции зданий и сооружений: Межвуз сб.- Казань, КИСИ, 1993.- С.3-7.

54.3ахарьев Г.К. Напряженно-деформированное состояние бетонных и железобетонных внецентренно-сжатых элементов после образования трещин. Блочно-контактная модель.: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- JI.- 1989.- 16 с.

55.3доренко B.C. Развитие численных методов исследования прочности и устойчивости стержневых и тонкостенных железобетонных конструкций во времени.: Дисс.... д-ра техн. наук.- М., Киев, 1977.- 302 с.

56.3ейлигер В.А., Храпков A.A. Специальный элемент с надрезом для решения задачи об упругом равновесии тел с трещинами// Изв. ВНИИГидротехники.- 1980.- Т.136.- С.27-32.

57.Зенкевич О. Метод конечных элементов в технике/ Пер. с англ. под ред. Б.Е.Победри.- М.: Мир, 1975.- 541 с.

58.3ысин В.И., Петушков В.А. Пакет прикладных программ МЕГРЭ-ЗД для численного моделирования нелинейных процессов деформирования и разрушения объемных тел. Алгоритм и реализация в ОС ЕС// Пакеты прикл. программ: Программное обеспечение математического моделирования.-М.: Наука, 1992.-С.111-126.

59.3язин A.M., Козачевский А.И., Круглов В.М. и др. Использование пакета прикладных программ для ЕС ЭВМ в расчетах железобетонных конструкций с учетом физической нелинейности

материалов// Строительство и архитектура: Изв.вузов, 1985.-№1.-С.10-14.

60.Караваев A.B. О масштабном факторе при изгибе бетонных элементов// Изв. ВНИИГидротехники.- 1976.- Т.110.- С.38-45.

61.Караваев A.B., Вонюшко, Л.Ф., Киридлова Л.С. Исследование напряженно-деформированного состояния, схем разрушения и коэффициента запаса прочности облегченной гравитационной плотины с экраном// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния гидротехнических сооружений,- Л.: Энергия, 1978.- С.39-43.

62.Карпенко Н.И. Теория деформирования железобетона с трещинами.- М.: Стройиздат, 1976.- 208 с.

63.Карпенко Н.И. К построению обобщенной расчетной модели многослойной анизотропной пластинки// Строительная механика и расчет сооружений.- 1984.- № 1.- С.27-32.

64.Карпенко Н.И. О прямых матрицах связи для железобетонных плит// Пространственные конструкции зданий и сооружений: Сб. статей.- М.: Стройиздат, 1985.- Вып. 5,- С.24-36.

65.Карпенко Н.И., Клованич С.Ф. К учету температурных воздействий при расчете массивных железобетонных конструкций с трещинами// Строительная механика и расчет сооружений.-1988.- № 2,.- С.6-11.

66.Карпенко Н.И., Круглов В.М. Критерии деформирования и прочности бетона при различных видах сложного напряженного состояния// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Расчетные предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений (ПРЕДСО-90).- СПб.: ВНИИГидротех-ники, 1991.- С.223-237.

67.Карпенко Н.И. Общие модели механики железобетона.- М.: Стройиздат, 1996.- 416 с.

68.Карякин A.A. Некоторые результаты расчета железобетонной балки методом конечных элементов с учетом пластических деформаций бетона// Труды Челябинского политехи, ин-та.-1974.- № 149.- С.111-120.

69.Клименко Ф.Е. Сталебетонные конструкции с внешним полосовым армированием.- Киев: Вуд1вельник, 1984,- 88 с.

70. Коган JI.E. Влияние образования трещин на напряженное состояние арочных плотин// Труды координац. совещ по гидротехнике." JI.: ВНИИГидротехники, 1967.- Вып. 31.- С.188-202.

71. Козачевский А.И. Разработка численных методов расчета железобетонных конструкций с учетом неупругих свойств материалов и их практическое применение при автоматизированном проектировании.: Дисс.... д-ра техн. наук.- Киев, 1984.454 с.

72.Кольнер В.М., Алиев Ш.А., Гольдфайн B.C. Сцепление с бетоном и прочность заделки стержневой арматуры периодического профиля// Бетон и железобетон.- 1965.- № 11.- С.25-27.

73. Коробов J1. А., Назарьев O.K., Павилайнен В.Я. Железобетонные пространственные конструкции атомных и тепловых электростанций.- М.: Энергоиздат, 1981.- 328 с.

74. Корсакова JI.B. Статические расчеты пластин и оболочек с несквозными разрезами применительно к анализу пространственной работ-ы бетонных плотин.: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- Д.: ВНИИГ, 1983.- 24 с.

75.Крамской В.П. Методы расчета напряженно-деформированного состояния железобетонных элементов в стадии эксплуатации на основе блочной и упрощенной схем.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛИСИ, 1987.- 196 с.

76.Кричевский А.П. Расчет железобетонных инженерных сооружений на температурные воздействия.- М.: Стройиздат, 1984.-149 с.

77.Круглов В.М. Нелинейные соотношения и критерий прочности бетона в трехосном напряженном состоянии// Строительная механика и расчет сооружений,- 1987,- № 1.- С.40-48.

78.Круглов В.М. Нелинейное сопротивление элементов железобетонных мостовых конструкций.: Дисс.... д-ра техн. наук.-Новосибирск: НИИЖТ, 1988.- 385 с.

79.Кулябин A.A. Прочность и жесткость малоармированных изгибаемых железобетонных элементов после образования локальных (единичных) трещин.:Дисс....канд.техн.наук.-Л.: ЛПИ,1984,-137 с.

80.Купляускас Р.Ю., Ноткус А.Й. Экспериментальные исследования полной диаграммы растяжения бетона// Трещиностойкость железобетонных конструкций.- Сб. науч. тр. вузов Литовской

ССР.- Вильнюс, 1987.- № 15.- С.83-89.

81.Курган П.Г. Исследование влияния масштабного фактора на напряженно-деформированное состояние изгибаемых бетонных элементов.: Автореф.дисс...канд.техн.наук.-Одесса,1982.- 23 с.

82.Леонтьев Б.Н.., Логунова В.А., Филиппович И.Н. Исследование работы бессварных стыков арматуры большого диаметра в массивных железобетонных конструкциях// Матер, конф. и со-вещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений,- СПб.: Изд-во АО ВНИИГидротехники, 1994.- С.139-142.

83.Лурье А.И. Теория упругости,- М.: Наука, 1970.- 940 с.

84.Малашкин Ю.Н. Деформирование и разрушение бетона в условиях сложных напряженных состояний.: Дисс.... д-ра техн. наук.-М. : 1985.- 443 с.

85.Малинин Н.Н. Прикладная теория пластичности и ползучести.-М.: Машиностроение, 1975,- 400 с.

86.Мальцов К.А., Ламкин М.С., Ширяева Л.А. Экспериментальное исследование характера работы бетона в условиях вынужденного деформирования// Труды коорд. совещ. по гидротехнике.-Л,: Энергия, 1970.- Вып. 58.- С.266-272.

87.Мальцов К.А., Минарский А.Е. Некоторые особенности массивных железо-бетонных конструкций и их влияние на работу гидротехнических сооружений// Труды коорд. совещ. по гидротехнике.- Л.: Энергия, 1970.- Вып. 58.- С.349-361.

88.Марчук А.Н. Статическая работа бетонных плотин.- М. : Энер-гоатомиздат, 1983.- 208 с.

89.Маслов Л.Б. Применение методов граничных и конечных элементов для анализа концентрации напряжений в двумерных и трехмерных задачах теории упругости.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.,ЛКИ.- 1992.- 230 с.

90.Маслов Л.Б., Белов В.В. Применение метода граничных элементов в расчетах бетонных и железобетонных конструкций с магистральными трещинами// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений.- СПб: ВНИИГидротехники, 1994.- С.117-120.

91.Митрофанов В.П. Напряженно-деформированное состояние, проч-

ность и трещинообразование железобетонных элементов при поперечном изгибе.: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- М., НИИЖБ.-1981.- 24 с.

92.Михайлов О.В., Зайцев В.Н. Влияние отверстий на деформированное состояние железобетонных защитных оболочек АЭС// Бетон и железобетон.- 1976,- № 8.- С.8-11.

93.Морозов В.И. Корпуса высокого давления из тяжелого армоце-мента для энергетических и строительных технологий.: Автореф. дисс.... д-ра техн. наук.- СПб, 1994.- 46 с.

94. Мулин Н.М. Особенности деформаций изгибаемых элементов/ Теория железобетона,- М.: Стройиздат, 1972.- С.35-43.

95. Научно-технические основы для проектирования и расчета специальных конструкций в строительстве АЭС// Отчет о НИР.-Институт промышленного строительства Академии Строительства ГДР. Научн.рук.X.Томаш.- Берлин, 1981.- 181 с.

96. Немировский Я.М., Кочетков О.И. Влияние работы растянутой и сжатой зон бетона на деформации обычных изгибаемых железобетонных элементов после возникновения в них трещин// Особенности деформаций бетона и железобетона и использование ЭВМ для оценки их влияния на поведение конструкций: Сб. науч. трудов.- М.: НИИЖБ, 1969.- С.106-156.

97. Нефедов A.B., Бердичевский Г.Ю. Исследование предельного состояния секции гравитационной плотины с горизонтальными швами// Материалы конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния гидротехнических сооружений.- Л.: Энергия, 1978.- С.33-37.

98. Николаев В.Б. Прочность массивного гидротехнического железобетона блочного строения.: Дисс.... д-ра техн. наук.- JI.: ЛГТУ, 1991.- 394 с.

99. Оатул A.A. Предложение к построению теории сцепления арматуры с бетоном// Бетон и железобетон.- 1968.- №12.- С.8-10.

100.Орехов В.Г., Пыстогов В.И., Захаров В.Ф. Регулирование напряженного состояния арочных плотин с помощью конструктивных мероприятий// Труды совещ. по ■ гидротехнике.- Л.: Энергия, 1970.- Вып. 58.- С.15-28.

101.Орехов В.Г. Напряженное состояние, прочность и устойчивость бетонных плотин на скальных основаниях (при статических на-

грузках и воздействиях эксплуатационного периода).: Авто-реф. дисс.... д-ра техн. наук,- М.: МИСИ, 1982.-42 с.

102.Орехов В.Г. Определение несущей способности бетонных сооружений методами механики разрушения// Строительная механика и расчет сооружений.- 1989.- № ? 2 . - С.67-69.

. 103.Пересыпкин E.H. Метод расчета раскрытия швов и трещин в массивных бетонных конструкциях.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛПИ, 1968.- 250 с.

104.Пересыпкин E.H. Напряженно-деформированное состояния стержневых железобетонных элементов с трещинами.: Дисс.... д-ра техн. наук.- Краснодар, 1984.- 342 с.

105.Пересыпкин E.H. Расчет стержневых железобетонных элементов.- М. : Стройиздат, 1988.- 168 с.

106.Пересыпкин E.H., Хешам Ш. Построение траектории наклонной трещины методом фиктивных нормальных разрезов// Матер. Меж-дунар. конфер. по бетону и железобетону: Инженерные проблемы современного железобетона.- Иваново, 1995.- С.285-291.

107.Пересыпкин С.Е. Внецентренное сжатие бетонных элементов с учетом влияния поперечных сил (расчет по деформированной схеме на основе блочной модели).: Дисс.... канд. техн. наук.- СПб: СПбГТУ, 1995.- 124 с.

108.Попков C.B. Сопротивление внецентренно-сжатых бетонных элементов при наличии трещин или швов в растянутой зоне.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛПИ, 1984.- 192 с.

109.Прокопович И.Е., Зедгенидзе В.А. Прикладная теория ползучести.- М.: Стройиздат, 1980.- 240 с.

ИО.Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела.- М. : Наука, 1988.- 712 с.

Ш.Рихани Ш. Расчет бетонных арок (элементов многоарочных плотин) с учетом раскрытия швов и трещин.: Автореф. дисс.... канд. техн. наук.- СПб: СПбГТУ, 1992.- 16 с.

112.Седракян Л.Т. Элементы статической теории деформирования и разрушения хрупких материалов.- Ереван: Айастан, 1968.

113.Скоморовский Я.Г., Мокрушин В.Н. Исследование напряженного состояния гравитационной плотины с учетом односторонних связей в швах// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций

гидротехнических сооружений.- 1978.- С.99-105.

114.Соколов B.C. Прочность и трещиностойкость железобетонных балок-стенок.: Автореф. дисс....д-ра техн. наук.- JI.: ЛИСИ, 1989.- 39 с.

115.Соколов И.Б. Исследования железобетонных конструкций гидросооружений для обоснования отдельных положений СНиП II-И. 14-69// Труды коорд. совещ. по гидротехнике: Предельные состояния гидротехнических сооружений.- Л.: Энергия, 1970.-Вып. 58.- С.361-374.

116.Соколов И.В., Соломенцева E.H. Влияние трещин на перераспределение напряжений в бетоне гидросооружений// Тр. коорд. совещ. по гидротехнике: Предельные состояния гидротехнических сооружений.- Л.: Энергия, 1970.- Вып. 58.- С.386-398.

117.СОКОЛОВ И.В., Логунова В.А. Фильтрация и противодавление воды в бетоне гидротехнических сооружений.- М.: Энергия, 1977.- 296 с.

118.Соколов И.В., Караваев A.B. Об ограничении величины эксцентриситета приложения нагрузки внецентренно-сжатых бетонных элементов гидротехнических сооружений// Изв. ВНИИГидро-техники.- Л.: Энергия, 1979.- Т.133.- С.3-9.

119.СНиП 2.03.01-84. Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования.- М.: Стройиздат, 1985.- 79 с.

120.СНиП 2.06.08-87. Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений. Нормы проектирования,- М.: Стройиздат, 1988.- 32 с.

121.СНиП 51-01. Бетонные и железобетонные конструкции (проект, 1-я редакция).- М.: НИИЖБ, 1994.- 57 с.

122.СП 33-108.Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений(проект, 1-я ред.).-СПб:ВНИИГ,1994.- 86 с.

123.Справочник по математике для научных работников и инженеров/ Г.Корн, Т.Корн.- М.: Наука, 1984.- 832 с.

124.Таль К.Э., Чистяков Е.А., Тазехулахов С.А. Исследование работы гибких сжатых бетонных элементов// Прочность и жесткость железобетонных конструкций.- М.: НИИЖБ, 1968.

125.Тимошенко С.П., Гудьер Дж. Теория упругости.- М. : Наука, 1975,- 576 с.

126.Торяник М.С. Косое внецентренное сжатие и косой изгиб в же-

лезобетоне.- Киев: Госстройиздат УССР, 1961.- 156 с.

127.Трапезников Л.П. Функции влияния для определения температурных напряжений в плоско-деформируемых конструктивных элементах прямоугольного сечения// Изв. ВНИИГидротехники.-1969.- Т.89.- С.22-54.

128.Трапезников Л.П. Температурная трещиностойкость массивных бетонных сооружений.- М.: Энергоиздат, 1986.- 272 с.

129.Трофимов A.B. Влияние податливости сцепления арматуры с бетоном на образование и развитие трещин в нормальных сечениях железобетонных элементов при кратковременном загруже-нии.: Дисс.... канд. техн. наук.- Л.: ЛИСИ, 1988.- 206 с.

130.Уточнение напряженно-деформированного состояния плотины Саяно-Шушенской ГЭС с учетом разуплотнения в зонах повышенного водопроявления// Техн. отчет АО Ленгидропро-ект(рук.работ H.A.Бульфович).- СПб, 1995.- 72 с.

131.Харлаб В.Д. Обобщение вейбулловской статистической теории хрупкого.разрушения// Механика стержневых систем и сплошных сред: Межвуз. сб.- Л.: ЛИСИ, 1978.- Вып. 11.- С.150-152.

132.Харлаб В.Д. Градиентный критерий хрупкого разрушения// Исследования по механике строительных конструкций и материалов: Межвуз. сб.- СПб: СПбИСИ, 1993.- С.4-16.

133.Храпков A.A., Гейнац Г.С., Готлиф A.A. Практический метод определения глубины раскрытия строительных швов у низовой грани бетонных плотин// Изв. ВНИИГидротехники: Сб.трудов.-1979.- Т.133.- С.10-17.

134.Холмянский М.М. К использованию расширенной информации при расчете железобетонных элементов на чистый изгиб// Строительная механика и расчет сооружений.- 1978.- № 2.- С. 1214.

135.Холмянский М.М. Контакт арматуры с бетоном.- М. : Стройиз-дат, 1981.- 184 с.

136.Холмянский М.М. К приближенному расчету предварительно-напряженных балок на чистый изгиб// Строительство и архитектура: Изв. вузов.- 1985.- № 8.- С.1-6.

137.Хуберян K.M. Расчет арочных плотин с учетом образования трещин смешанным вариационно-стержневым методом//Матер, конф. и совещ. по гидротехнике:Предельные состояния гидро-

технических сооружений.- JI.: ВНИИГ, 1978 .-Вып. 119. - С.51-57.

138.Чайка В.П. Некоторые актуальные проблемы теории сопротивления железобетона// Инженерные проблемы современного железобетона: Сб. науч. тр.- Иваново, 1995,- С.471-476.

139.Чиненков Ю.В., Строцкий В.Н. Расчет на косой изгиб элементов прямоугольного сечения по трещиностойкости и деформациям// Бетон и железобетон.- 1989.- № 7.- С.28-30.

140.Шоршнев Г.Н., Морозов В.И. Трещиностойкость тяжелого армо-цемента в толстостенном полом цилиндре при внутреннем нагреве// Статика и динамика сложных механических систем и строительных конструкций: Межвуз. сб.- JI. : ЛИСИ, 1981.-С.110-116.

141.Шоршнев Г.Н., Морозов В.И., Повышев Н.Н. Экспериментально-теоретические исследования корпусов высокого давления из тяжелого армоцемента и его элементов при температурных воздействиях// Матер, конф. и совещ. по гидротехнике: Предельные состояния бетонных и железобетонных конструкций энергетических сооружений,- Л., 1987.- С.112-117.

142.Ярин Л.И. Методы расчета железобетонных конструкций переменной жесткости вследствие трещинообразования.: Автореф. дисс.... д-ра техн. наук.- М., 1989,- 45 с,

143.Argyris J.H., Faust G., Willam K.J. Finite element of concrete cracking. JSD-Ber, 1979.- № 254.- 27 pp.

144.Baryla A., Sobosinska E. Teoria plyt ¿elbetowich z rysami.-Warszawa - Lodz: Stud. zakr. inz.,- 1983,- № 22,- 110 s„

145.Bathe K.J., Ramaswamy S. On three-dimensional nonlinear analysis of concrete structures// Nuclear Eng. and Design.-vol. 52.- 1979.- P.385-409.

146.Bathe K.J., Walczak J., Welch A., Mistry N. Nonlinear analysis of concrete structures// Computer and Structures.-vol. 32.- № 3/4.- 1989.- PP.563-590.

147.Bazant Z.P. Instability, ductility and size effect in stain-softening concrete// J.Eng. Mech. Div. ASCE.- vol. 102, EM2, 1976.- PP.331-344.

148.Bazant Z.P. Critique of orthotropic models and triaxial testing of concrete and soils// Struct. Eng. Rept,- Northwestern Univ., Evanston, 111.- 1979.- № 79-10.- 64 p.

149.Bazant Z.P., Kim S. Plastic-fracturing theory for concrete// Proc. ASCE, J.Eng. Mech. Div.- vol. 105, № EM3.-

1979.- PP.407-428.

150.Bazant Z.P., Cedolin L. Fracture mechanics in reinforced concrete// J. Eng. Mech. Div., ASCE.- vol. 106, EM6. -

1980.- PP.1287-1305.

151.Bazant Z.P., Gambarova P. Rough cracks in reinforced concrete// J.Stuct.Div.,ASCE.- vol.106(4).- 1980.- PP.819-842.

152.Bazant Z.P., Oh B.H. Model of weak planes for progressive fracture of concrete and rock// Report № 83-2/448m.- Northwestern Univ., Evanston, 111.- 1983.

153.Bazant Z.P., Ozbolt J. Nonlocal microplane model for fracture, damage and size effect in structures// J. Eng. Mech.- 1.990,- 116,№ 11.- PP.2485-2505.

154.Brocman R.A. Economical stifness formulation for nonlinear finite elements// Computer and stuctures.- 1984.- vol. 18, № 1.- PP.15-22.

155.Crisfield M.A., Wills J. Analysis of RC panels using different models// J.Engrg. Mech., ASCE.- vol.115(3), 1989.- PP.578-597.

156.Dei Poli S. Le prove a trazione su calcestruzzi ordinari, alcune risultanze sperimentali di interesse perla mecanica della fracttura// Studi e ricerhe.- № 3.- Milano, 1981.-PP.5-46.

157.Dei Poli S., Di Prisco M., Gambarova P.G. Shear response, deformations and subgrade stiffness of dowel bar embedded in concrete// ACI Structural Journal.- vol.89, № 6.- 1992.-PP.665-675.

158.Gambarova P.G., Floris C. Microplane model for concrete subject to plane stresses// Nuclear Eng. and Desidn.- № 97, 1986.- PP.31-48.

159.Giuriani E., Rosati G. Comportamento di elementi tesi di calcesstruzzo in fase fessurata// Studi e Riserche.-^ Milano, vol. 8, 1986.- PP.65-84.

160.Giuriani E., Rosati G. An analytical model for the study of the crack propagation ib plane concrete elements under

bending// Studi e riserche.- vol. 9, 1987.- PP.107-127.

161.Grabacki J.K. Constitutive equations for some damaged materials// Eur. J. Mech. App.- 1994.- 13,№ 1.- PP.51-71.

162.Guo C.M., Mufti A.A., Jaeger L.G. ACAD untegrated modular method of analysis of shear walls under earthquakes//Proc. 5th Canadian Conf.Earthq. Eng.: Ottawa.- 1987.- PP.221-229.

163.Helmbach R., Meyer M. Ergänzede Berechnunden zur "Weiterentwickelten Kuppelkonstruction" ohne Statisch wirksames Außenblech// Banakademie der DDR, Inst. für Industrieban, WA 131, Berlin, Juni 1986.- 14 s.

164.Hillerborg A., Modeer M., Petersson P.E. Analysis of crack growth in concrete by means of fracture mechanics and finite elements// Cement and concrete research.- Vol. 6, 1976.- PP.773-782.

165.Jiang-Jing. J. Finite elements techniques for static analysis of stuctures in reinforced concrete// Ph. D. Thesis.-Göteborg, Sweden, 1983.- 113 p.

166.Kani G.N.J. The riddle of shear failure and its solution// L. of the AC I., vol. 61, № 4, 1964.- PP.441-467.

167.Kotsovos M.D. A mathematical model of the deformation behaviour of concrete under generalised stresses based on fundamental material properties// Material and construction.- 1980.- № 13.- PP.289-298.

168.Lombardi G. Querkraftbedingte Schälen in Bogensperren.// "Wasser, Energie, Luft", 1988.- 80 Jahrgang, Heft 5/6, CH-

• 5401, Baden.- S.119-125

169.Machina E., Plizzari G.A. In tema di collasso dell'aderenza di barre ancorate nel calcestruzzo in presenza di armatura trasversale// Studi e riserche: Politécnico di Milano, Italia, 1996.- vol. 17.- PP.319-349.

17 0.Mazars J., Pijaudier-Cabot G. Continium damage theory - application to concrete// J. Eng. Mech.- 1989.- 115, № 2.-PP.345-365.

171.Ngo D., Scordelis A. Finite element analysis of RC beams// ACI Lournal.- vol. 64, 1976.- PP.152-163.

172.Ngo D., Franklin H.A., Scordelis A.C. Finite element study of reinforced concrete beam with diagonal tension crack//

Report UC SESM-70-19: Dept. Civ. Eng., Univ. of California, Berceley, 1970.- 88 p.

173.0kada K., Yoshioka Y., Moshida T. Behaviours of reinforced concrete containment models under thermal gradient and internal pressure// Taker^aka Techn. res. Rept., 1979.- № 22,-PP.75-89.

17 4.0ttosen N.S. Constitutive model for short time loading of concrete// J. Eng. Mech. Div., ASCE.- vol. 105, № EMI, 1979.- PP.127-141.

175.Parland H. On the mechanics of contact and cracking of segmental beams//J. Struct. Mech.- vol.23,№ 4,1990.- PP.62-89.

176.Petroski H.J. Deformation of cracked cylindrical vessels// Proc. ASCE, J. Eng. Mech. Div.- vol. 107, NEM 4.- 198.1.-PP.710-716.

177.Rizkalla S.H., Simmonds S.H., M'Gregor J.G. Prestressed concrete containment model// J. Struct. Eng.- 1984.- vol. 110, № 4 v- PP.730-748.

178.Rosati G., Schumm C. An identification procedure of fruc-ture energy in concrete: mathematical modelling and experimental verification// RILEM/EGF Proc. of Intenat. Conference, Noordwijk, Netherland, 1991.- PP.533-542.

179.Rots J.G..,. Nauta P., Kusters G.M.A. Variable reduction factor for the shear stiffness of cracked concrete// Rep. BI-84-33:Inst.TNO for Build.Mat. and Struct.,Gelft, 1985.-47p.

180.Rots L.G., Blauwendraad J. Crack models for concrete discrete or smeared? Fixed, multi - directional or rotating?// Heron, 1989.- 34, № 1.- 59 p.

181.Schnobrich W.C., Milford R.V. Computational strategies for nonlinear and fracture mechanics problems. The application of the rotating crack model to the analysis of reinforced concrete shells//Comp. and Struct.- vol. 20, № 1-3, 1985.-PP.225-243.

182.Schmidt G. Temperaturbeanspruchte Stahlbetonschalen im gerissenen Zustand.: Diss.... Dokt.-Ing. Abt. Bauinge-nieurw.,Ruhr-Univ. Bochum, 1981.- III.- 175 s.

183.Scordelis A.C. Computer models for nonlinear analysis of reinforced and prestessed concrete structures// J. Prestr.

Concrete Ins.- 1984.- vol. 29, № 6.- PP.116-135.

184.Walraven L.C. Size effects: their nature and their recognition in building codes// Study e ricerche, Politecniico di Milano, № 16, 1995.- 113-134.

185.Westergaard H.M. Stresses at crack, size of the crack and the bending .of reinforced concrete// J. ACI.- 1933.- vol. 5, № 2.- PP.93-103.

18 6.Willam K., Pramono E., Sture S. Fundamental issuses of smeared crack model// Proc. SEM-RILEM Int. Conf. on Fruc-ture of Concrete and Rock.- Bethel:SEM, 1987.- PP.192-207.

,187.Wimal S., Chengsheng 0., Viraj F. Damage model for cyclic loading of concrete// J.Eng.Mech.- 1990.- 116, № 5.-PP.1020-1035.

188.Zrost H., Hintze D., Boemer U.-J. Nichtlineare Berechnung bei Stahlbetonkonstruktionen// Bauplan.-Bautechn.- 39, Heft 9, 1985.- PP.412-415.

АО

^" роя I зо б к т'7

1:);>3 Г»

С 14 ' Л 15 .и ¿'1

и<5 использовании шушю-йсшшоштшшско! работа В.й.Е^Ш (лафедра строительных конструкций и штераадов Ш.6ГЬ) "ершовое сопротивление шссивннх бе тоннах в -железобетонных конструкций с трелшшш п ;лвами" в ОАи "тенгкщхшроокт".

Ратера<шн диссертацмо; нор щоотм, предел овлешше в виде шзддик юмзграмм численного расчета тесивнэх бетонных коцстрУШШ» которые дотают ари плоском ж шеом внецентренном сжатии дрм наличии яонерсч-■"■ж швов а тредин, исдользовались шш и00с*:0оанин проектных разрабоион ряда конструкций сооружении Саяло---фленсЕод ГЭС и других гидроузлов.

Но рлзрлоотшшцм В.£*ьк и^ьу методакшл .проведены вариантные расчетные исследования нащ>ше;шо^ерорймротнного и нределърше состояли*; рассматриваемых конструкций» что позволило усовершенствовать технако-эноногжческие показатели и повысить надежность принятых проектных ре-

истояпая сползет шал для представления и дйссертацк-

о ннр- Совет Д.ОбЗ-оЗЛЗ ащ Снб'ПУ.

оссийское акционерное общество ' эргетнки и электрификации 1ЭС РОССИИ»

КО „ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева"

Russian Power and Electrification Stock Company RAO „EES RUSSIA"

The B. E. Vedeneev VNIIG, Inc.

am №

ar Ref.

ос, iöM

пШШШМГ

лата Ж

1

1

"лгапектор

щк, профессор Мйвашинцов

Справка о внедрении результатов диссертационной работы

В.В» БЕЛОМ

В диссертации, представляемой на соискание учёной степени доктора технических наук доцентом кафедры строительных конструкций и материалов гидротехнического факультета СПбРТУ В.В.Беловым разработаны новые методики деформационных и прочностных расчетов массивных бетонных элементов, работающих в условиях сложного напряжённого состояния при наличии швов и трещин.

Работы В.В.Белова использованы при разработке проекта Свода правил России - СП Р 33-108 "Бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений" (взамен СНиП 2.06.08-87).

В настоящее время программный комплекс В.В.Белова дня расчётов на ;ВМ напряжённого и деформированного состояния бетонных массивов исполь-уется дня диагностики гидротехнических сооружений в составе методического обеспечения расчётов с целью декларирования их безопасности, предусмотренного Федеральным законом России "О безопасности гидротехнических сооружений?

1ам.директора научно-ехнического центра безопасности гидротехнических сооружений 10 ЙЕЗС России1* к.т.н. А.Д.Кауфман

Россия, 195220 С.-Петербург, ул. Гжатская 21, ВНИИГ. ТеЛ. [phone]; Факс: [phone]. VNIIG, Gzhatskaya Str. 21, St. Petersburg 195220, Russia. Tel.: [phone]; Fax: [phone]«20,

an. ВНИЙГ, Зак. 3!. Тир. 5000. 19,06,97,

/ь

Министерство Российской Федерации по атомной энергии

Государственный "С" п _ =г ~ гту

научно-исследовательский, "ЬЭНКТ-1 ЮТврОурГСКИИ I I У

проектно-конструкторский Ученому секретарю Совета директоров

и изыскательский институт Морозову В.И.

АТОМЭНЕРГОПРОЕКТ

Адрес: 195251, Санкт-Петербург

107815 ГСП-6,Москва Б-5, Бакунинская УЛ. ПОЛИТеХНИЧеСКЭЯ, 29.

ул.,7, стр . 1

Телегр.¡Москва 5 АЭП АТ 1121198 Телефон: [phone] Факс: [phone] Р/сч. N 222301 в Первомайском филиале МИБ г. Москвы '

На №

г; внедрении результатов научно-"^ исследовательской работы

СПРАВКА

О внедрении результатов научно-исследовательской работы

Внедрена работа: «Силовое сопротивление массивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами».

Работа выполнена: доцентом кафедры строительных конструкций и материалов Санкт-Петербургского государственного технического университета Беловым Вячеславом Вячеславовичем.

Техническая характеристика работы: разработаны методика и вычислительная программа для ЭВМ, которые позволяют проводить статические расчеты железобетонных защитных оболочек АЭС с учетом трещинообразования в бетоне, нелинейных деформаций бетона, листовой и стержневой арматуры, термозависимости свойств материалов при совместных силовых и температурных воздействиях. Характер внедрения:

1) Программный комплекс «Резерв» эксплуатируется в институте «Атомэнерго-проект» с 1987 года.

2) Результаты расчетно-экспериментальных исследований использованы для обоснования проектных решений по эксплуатируемым (Запорожская АЭС, Балаков-ская АЭС, АЭС «Стендаль-1» и др.) и намечаемым к строительству и достройке (НВАЭС-2; бл. 3 Калининской АЭС; бл. 1 Ростовской АЭС) блокам.

3) Разработанный программный комплекс используется для обоснования эксплуатационной пригодности защитных оболочек действующих АЭС по уровню обжатия.

4) Рекомендации по статическому расчету и проектированию железобетонных защитных оболочек АЭС использованы при составлении ведомственного нормативного документа (ПиНАЭ 10-007-89).

Главный инженер института >с7 /г* В.Н. Крушельницкий

Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный технический университет

К>

УТВЕРЖДАЮ

Вице-президент СПбГТУ по учебной р|С@оте

В.В.Глухов 1998 г.

Г

И

~1

СПРАВКА об использовании

Дана доценту кафедры строительных конструкций и материалов Гидротехнического факультета СПбГТУ Белову В.В. в том, что материалы его диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук "Силовое сопротивление масивных бетонных и железобетонных конструкций с трещинами и швами" используются в учебном процессе ГТФ:

1. При чтении специальных курсов "Массивные■ бетонные и железобетонные конструкции гидротехнических сооружений" для студентов 5011/1 гр. (специальность 290400), ^Численные методы расчета и компьютерные технологии проектирования строительных конструкций" для студентов 5013/1,2 гр. (специальность 100300), 5014/н (специальность 290500).

2. При дипломном проектировании.

3. В исследованиях аспирантов и соискателей кафедры СКиМ (В.Ю.Врянцев, С.Л.Соколова, Д.А.Сираев, Е.О.Митрофанова),

Зав. кафедрой строительных конструкций и материалов проф.

д .т .н.

Соколов И.Б.

ЖдШг.