Физическая нелинейность - грунт
Cтраница 1
Физическая нелинейность грунта учитывается итерационным методом упругих решений с помощью переменных параметров, упругости грунта. Для каждого этапа расчета проводится линеаризация модели грунта. Для соответствующего этапа расчета используются линейные параметры, полученные на предыдущем этапе. [1]
 |
Расчетная модель грунта. [2] |
Для учета физической нелинейности грунта используется метод переменных параметров упругости. На первой ( линейной) итерации жесткости связей определяются при упругой работе грунта. На следующих итерациях жесткости связей пересчитываются в соответствии с значением полученных на данной итерации перемещений элемента в зависимости от Rlupx и R px, где Rlupx, R px предельное сопротивление грунта при поперечных ( в горизонтальной плоскости) перемещениях трубы; Дцр, Rnpz - предельное сопротивление грунта при поперечных ( в вертикальной плоскости) перемещениях трубы; тпр - предельное сопротивление грунта сдвигу при продольных перемещения трубы. [3]
Для учета физической нелинейности грунта используют метод переменных параметров упругости, аналогичный методу упругих решений при исследовании упругопластической работы металла. [4]
Как отмечалось, физическая нелинейность грунта учитывается по методу упругих решений. [5]
На рис. 9.7 представлены сплошной линией результаты расчета по программе с учетом физической нелинейности грунта, пунктирной линией-решение С. В. Виноградова, выполненное в замкнутом виде для линейной, модели грунта и точками - замеренные перемещения. Хорошее совпадение результатов расчета с учетом и без учета физической нелинейности грунта объясняется тем, что перемещения трубопровода имели небольшие значения, в большей части соответствующие упругой работе грунта. Сравнение результатов расчета с экспериментальными значениями перемещений следует признать удовлетворительным. [6]
В связи с возможными значительными перемещениями трубопровода алгоритм программы учитывает геометрическую нелинейность системы и физическую нелинейность грунта. [7]
На рис. 9.7 представлены сплошной линией результаты расчета по программе с учетом физической нелинейности грунта, пунктирной линией-решение С. В. Виноградова, выполненное в замкнутом виде для линейной, модели грунта и точками - замеренные перемещения. Хорошее совпадение результатов расчета с учетом и без учета физической нелинейности грунта объясняется тем, что перемещения трубопровода имели небольшие значения, в большей части соответствующие упругой работе грунта. Сравнение результатов расчета с экспериментальными значениями перемещений следует признать удовлетворительным. [8]
Прямолинейные участки трубопроводов также разбиваются на отдельные элементы. Целью разбивки прямолинейных участков на отдельные элементы является более полный учет физической нелинейности грунта. Поэтому на участках, где могут иметь место большие перемещения, длины элементов должны быть меньшими. Длины элементов в местах примыкания к углам поворота рекомендуется принимать равными 5 - 10 диаметрам трубы, увеличивая их постепенно по мере удаления от угла. Узловые точки, где стыкуются элементы, обязательно назначаются в местах установки тройников, кранов, стыка прямолинейных участков и криволинейных; в сечениях, где приложены внешние сосредоточенные усилия ( моменты, поперечная и продольная силы); в точках, в которых имеются связи ( опоры); в местах изменения любого из параметров трубопровода: диаметра трубы, толщины стенки трубы, температурного перепада, физико-механических характеристик грунта и трубы. При этом место изменения внутреннего давления не должно быть в тройниковом сечении. Связи, препятствующие углу поворота, поперечному и продольному перемещениям по отношению к прямолинейному элементу трубопровода, могут находиться в любой узловой точке. Если связь в какой-либо узловой точке в каком-либо направлении отсутствует, то ее жесткость равна нулю. Если рассчитываемая конструкция примыкает к открытому надземному переходу с компенсатором, то, пренебрегая отпором компенсатора, жесткости в месте выхода подземного трубопровода на поверхность можно принять равными нулю. [9]
Для учета характера изменения напряженно-деформированного состояния трубопровода во времени при изменяющейся осадке грунта применен шаговый метод, который известен в литературе под названием метода последовательных нагружений. При этом конечное состояние системы на Z - M шаге решения принимается за исходное состояние на ( г 1) - м шаге. Таким путем решается задача с учетом физической нелинейности грунта и геометрической нелинейности системы во времени. [10]
Конструктивная схема линейной части стального трубопровода представляет собой тонкостенную цилиндрическую оболочку большой длины, ось которой - пространственная кривая. В общем случае, отдельные части оболочки могут находиться в грунте, имеющем разнообразные свойства по ее длине, на опорах, в виде провисающей нити, быть пригру-женными или закрепленными анкерами. Трубопровод может иметь на отдельных участках большие перемещения. В процессе нагружения трубопровода проявляется конструктивная нелинейность системы, например наличие или отсутствие связи с грунтом, а также физическая нелинейность грунта и материала трубы. [11]
Численные методы позволяют использовать практически любые сложные зависимости, однако, как показал проведенный анализ, излишнее усложнение этих зависимостей с практической точки зрения не имеет смысла. В данной версии программы используют идеализированные диаграммы сопротивление грунта - перемещение, состоящие из ряда прямых. Расчетные модели грунта описаны в гл. В то же время используемые диаграммы учитывают не только ограниченность сопротивления грунта, но и уменьшение последнего поперечным подвижкам вверх при больших перемещениях. Физическую нелинейность грунта учитывают итерационным методом с использованием линейных решений. Переменные параметры упругости на каждом этапе расчета определяются на основе результатов вычислений предыдущего этапа. Перемещения и усилия на каждом этапе определяют с использованием нелинейных уравнений изгиба, принимая осевое продольное усилие из решения предыдущего этапа. Так как алгоритм программы учитывает физическую нелинейность грунта, ограниченность сопротивления грунта перемещения, то можно использовать программу для расчетов трубопроводов, прокладываемых в слабых грунтах. Алгоритм программы учитывает также самокомпенсацию системы в процессе деформаций и выполняет деформационный расчет трубопровода. Поэтому дополнительная проверка трубопровода на продольную устойчивость не требуется. [12]
Численные методы позволяют использовать практически любые сложные зависимости, однако, как показал проведенный анализ, излишнее усложнение этих зависимостей с практической точки зрения не имеет смысла. В данной версии программы используют идеализированные диаграммы сопротивление грунта - перемещение, состоящие из ряда прямых. Расчетные модели грунта описаны в гл. В то же время используемые диаграммы учитывают не только ограниченность сопротивления грунта, но и уменьшение последнего поперечным подвижкам вверх при больших перемещениях. Физическую нелинейность грунта учитывают итерационным методом с использованием линейных решений. Переменные параметры упругости на каждом этапе расчета определяются на основе результатов вычислений предыдущего этапа. Перемещения и усилия на каждом этапе определяют с использованием нелинейных уравнений изгиба, принимая осевое продольное усилие из решения предыдущего этапа. Так как алгоритм программы учитывает физическую нелинейность грунта, ограниченность сопротивления грунта перемещения, то можно использовать программу для расчетов трубопроводов, прокладываемых в слабых грунтах. Алгоритм программы учитывает также самокомпенсацию системы в процессе деформаций и выполняет деформационный расчет трубопровода. Поэтому дополнительная проверка трубопровода на продольную устойчивость не требуется. [13]
Страницы: 1