РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ТРЕЩИНЫ В УСТОЕ НИЖНЕЙ ГОЛОВЫ ШЛЮЗА № 2 БЕЛОУСОВСКОГО ГИДРОУЗЛА
Аннотация
Представлены результаты исследования причин сверхнормативных осадок конструкций шлюза № 2 Белоусовского гидроузла Волго-Балтийского канала ФБУ «Администрация «Волго-Балт». Осадки, начавшиеся в 1980 г., привели к возникновению трещины в массиве бетона левого устоя нижней головы шлюза. Анализ характеристик грунтов показал наличие в основании нижней головы слабых песчаных грунтов: подслоя рыхлых образований, прослоек разуплотненного песка. Исследование бетона в массиве нижней головы свидетельствует о том, что он имеет весьма разнородную структуру: выявлены участки неплотного трещиноватого бетона, а также зоны высокопористого бетона. Зафиксирован существенный разброс значений по прочности образцов, отмечена низкая марка бетона по морозостойкости и водонепроницаемости. Расчеты напряженно-деформированного состояния конструкции выполнялись в программе SCAD с использованием метода конечных элементов с учетом нагрузок и конфигурации конструкции. Геометрия расчетной области определялась с учетом рельефа местности, конфигурации конструкции и геологического строения основания нижней головы. Расчетная область включала в себя само сооружение и активную зону основания. Основание задавалось с помощью стержней, расположенных по контуру сооружения, продольная жесткость которых назначалась в соответствии с характеристиками грунта основания и обратной засыпки. Расчеты показали, что без учета изменения характеристик грунта и бетона в процессе продолжительной эксплуатации достоверных результатов получить не удается. Ослабление характеристик грунтов основания путем снижения жесткости опорных стержней модели подтвердило перераспределение напряжений в конструкции нижней головы, которое привело к образованию трещины в массиве бетона. Для остановки процесса развития трещины в устое и стабилизации осадок нижней головы рекомендовано установить в массиве нижней головы преднапряженные анкеры и укрепить голову дополнительной стабилизирующей конструкцией.
Ключевые слова
судоходный шлюз, напряженно-деформированное состояние конструкций, свойства бетона, схемы нагрузок на конструкции, расчеты на сдвиг и прочность
Читать полный текст статьи: PDF
Список литературы
Моргунов К. П. Анализ возможных причин образования трещины в левом устое нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла / К. П. Моргунов, Г. Г. Рябов // Проектирование, строительство и эксплуатация гидротехнических сооружений водных путей: сб. материалов конф. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2017. - Т. 1. - С. 115-131.
Капитальный ремонт устоев нижней головы шлюза № 2 ВРГСиС: пояснительная записка к рабочему проекту. - ЗАО «Водопад», 2007. - Т. 1: Сооружения. - 78 с.
Обследование состояния грунтов и обратных засыпок нижней головы шлюза № 2 ВРГСиС: технический отчет по договору № ВН-1770/НТУ. - Этап 2. - СПб.: ОАО ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2007. - 123 с.
Разработка и реализация комплексного проекта реконструкции Волго-Балтийского водного пути. Разд. 1: Пояснительная записка. Прил. 9.1: Инженерные изыскания на участке нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла. - СПб.: ОАО «Ленгидропроект», 2013. - Т. 1-1.9.1. - 180 с.
Разработка и реализация комплексного проекта реконструкции Волго-Балтийского водного пути. Разд. 1: Пояснительная записка. Прил. 9.2: Технический отчет об инженерных изысканиях на участке нижней головы шлюза № 2 Белоусовского гидроузла. - СПб.: ОАО «Ленгидропроект», 2013. - Т. 1-1.9.2. - 133 с.
Разработка и реализация комплексного проекта реконструкции Волго-Балтийского водного пути. Визуальное и инструментальное обследование состояния бетона шлюза № 2: отчет о НИР по теме № НТ01/03. - СПб.: ОАО «Ленгидропроект», 2010. - Кн. 1. - Т. 1-4.2.1. - 221 с.
ГОСТ 18105-2010. Бетоны. Правила контроля прочности. - М.: Стандартинформ, 2012. - 15 с.
СП 58.13330.2012. Гидротехнические сооружения. Основные положения проектирования. - М.: Минрегион России, 2012. - 39 c.
СП 38.13330.2012. Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов). - М.: Минрегион России, 2014. - 112 c.
Голоскоков Д. П. Моделирование напряженно-деформированного состояния камеры судоходного шлюза с помощью полиномов / Д. П. Голоскоков, В. А. Данилюк // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2011. - № 4. - С. 16a-21.
Голоскоков Д. П. Моделирование напряженно-деформированного состояния упругих тел с помощью полиномов / Д. П. Голоскоков // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2013. - № 1. - С. 8-14.
Левачев С. Н. Напряженно-деформированное состояние бетона стен камер шлюзов канала имени Москвы / С. Н. Левачев, Т. С. Федорова // Вестник МГСУ. - 2013. - № 8. - С. 137-149.
Моргунов К. П. Анализ напряженно-деформированного состояния элементов камер шлюзов Волгоградского гидроузла при различных условиях эксплуатации / К. П. Моргунов, М. В. Красникова // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2016. - № 4 (38). - С. 74-85. DOI: 10.21821/2309-5180-2016-8-4-74-85.
Сопротивление материалов с основами теории упругости и пластичности / Г. С. Варданян [и др.]. - М.: ИНФРА-М, 2014. - 512 с.
Перельмутер А. В. Расчетные модели сооружений и возможность их анализа / А. В. Перельмутер, В. И. Сливкер. - М.: Издательство SCAD Soft, 2011. - 732 с.
СП 101.13330.2012. Актуализированная редакция СНиП 2.06.07-87. Подпорные стены, судоходные шлюзы, рыбопропускные и рыбозащитные сооружения. Нормы проектирования. - М.: Минрегион России, 2012. - 70 с.
Об авторах
Лунев Евгений Александрович - инженер-гидротехник 3-й категории
ООО «Морстройтехнология»Моргунов Константин Петрович - кандидат технических наук, доцент
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»Рябов Георгий Георгиевич - кандидат технических наук
ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова»
