Оценка влияния на факторы напряженно-деформированного состояния числа контуров в сечении оболочки

  1. Главным показателем пространственной работы исследуемых сооружений является уровень нормальных напряжений продольного направления σz. Таблица показывает величину превышения этого напряжения над тем его значением, что дает расчет по схеме плоской деформации σºz=µ∙σпд.

2017-03-30 20-33-51 Скриншот экрана

По  данным таблицы построены графики:

2017-03-30 20-35-42 Скриншот экрана

Выводы:

  1. Величина превышения σz над σºz=µ∙σпд не просто заметна, она значительна: от 1,57 до 11,84 раз.
  2. В зависимости от степени жесткости грунта основания величина превышения достигает максимума при разных отношениях длины к ширине тоннеля.
  3. Увеличение числа контуров в поперечном сечении (N) в общем приводит к росту исследуемого фактора НДС.

2. Второй важнейший результат пространственного расчета – превышение уровня действительных нормальных напряжений поперечного направления σпоп над тем их значением, которое предсказывает расчет с использованием модели плоской деформации, σпд. Значения отношений σпоппд приведены в следующей таблице, а также показано графическое представление.

2017-03-30 20-39-33 Скриншот экрана

Выводы:

  1. Несостоятельность модели плоской деформации и здесь, то есть при определении напряжения поперечного направления, так же очевидна, а величина погрешности значительна и направлена не в сторону запаса.
  2. Увеличение количества контуров в сечении тоннеля при любых грунтах основания и при любых отношениях ℓ/b приводит к росту погрешности модели плоской деформации.
  3. С уменьшением жесткости грунта основания исследуемая здесь погрешность растет во всем диапазоне ℓ/b.

3. Схема армирования определяется отношением напряжений продольного и поперечного направления. В модели плоской деформации это отношение определяется величиной коэффициента Пуассона (для бетона µ=0,15).

С позиций же пространственного расчета оно непостоянно, и в сооружениях средней длины существенно превосходит значение коэффициента поперечной деформации. Результаты численного анализа содержатся в таблице и показаны в наглядном виде  графиками

2017-03-30 20-44-17 Скриншот экрана

Выводы:

  1. Практически при любой жесткости грунта основания в сооружениях средней длины уровень продольного нормального напряжения составляет долю поперечного нормального напряжения большую, чем величина коэффициента Пуассона. Наибольшая обнаруженная доля составила 0,785. Отсюда неумолимо вытекает необходимость менять саму схему армирования, увеличивая долю продольной рабочей арматуры в ее общей массе.
  2. Что касается влияния количества контуров в поперечном сечении, то с его увеличением доля, которую составляет продольное нормальное напряжение σz от поперечного нормального напряжения σпоп, падает, хотя в области средних длин превышает величину коэффициента Пуассона.