ВВЕДЕНИЕ...................................................................................................................... 5
ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА РАСЧЕТА ТОНКИХ ГОФРИРОВАННЫХ
ОБОЛОЧЕК В УПРУГОЙ СРЕДЕ И АНАЛИЗ ОПЫТА ПРИМЕНЕНИЯ И
РАСЧЕТА ДАННЫХ КОНСТРУКЦИЙ..................................................................... 13
1.1 Обзор применяемых методов расчета конструкций в виде тонкостенных
оболочек в упругой среде......................................................................................... 13
1.1.1 Методы расчета горных крепей и обделок транспортных тоннелей...... 13
1.1.2 Методы расчета подземных трубопроводов ............................................. 14
1.1.3 Методы расчета подземных гофрированных водопропускных труб ..... 15
1.1.4 Метод конечных элементов (МКЭ)............................................................ 17
1.1.5 Методы расчета на основе теории оболочек............................................. 19
1.2 Обзор этапов развития методов проектирования, расчета и строительства
тонких оболочек в упругой среде на примере гофрированных водопропускных
труб ............................................................................................................................. 20
1.3 Выводы по главе 1............................................................................................... 26
ГЛАВА 2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ НАПРЯЖЕННО
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ГОФРИРОВАННОЙ ОБОЛОЧКИ В
УПРУГОЙ СРЕДЕ НА ОСНОВЕ ПОЛУБЕЗМОМЕНТНОЙ ТЕОРИИ В
ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПОСТАНОВКЕ ................................................................. 28
2.1 Описание аналитической методики расчета гофрированных оболочек на
основе полубезмоментной теории........................................................................... 28
2.1.1 Основные расчетные положения и гипотезы............................................ 28
2.1.2 Вывод основных разрешающих уравнений............................................... 33
2.1.3 Граничные условия, определение постоянных интегрирования ............ 37
2.1.4 Полученные решения для перемещений и внутренних усилий в виде
разложения в ряд ................................................................................................... 39
2.1.5 Апробация предложенной методики, уточнение расчетных формул .... 40
2.2 Анализ и применение различных моделей одностороннего упругого
основания к расчету гофрированных оболочек ..................................................... 47
2.2.1 Однопараметрическая модель упругого основания ................................. 49
2.2.2 Апробация методики с однопараметрической моделью упругого
основания ............................................................................................................... 53
3
2.2.3 Исследование влияния модуля деформации грунта на напряженнодеформированное состояние гофрированных оболочек................................... 57
2.2.4 Исследование влияния толщины гофрированного листа на напряженнодеформированное состояние гофрированных оболочек................................... 58
2.2.5 Двухпараметрические модели упругого основания ................................. 60
2.2.6 Апробация методики с двухпараметрической моделью упругого
основания ............................................................................................................... 65
2.2.7 Исследование влияния толщины слоя упругого основания .................... 70
2.2.8 Исследование скорости затухания осадок по глубине при расчете
гофрированных оболочек ..................................................................................... 73
2.3 Учет эксплуатационных и производственных дефектов ................................ 75
2.3.1 Моделирование размытия основания ........................................................ 76
2.3.2 Влияние размытия основания на НДС гофрированной оболочки.......... 78
2.4 Выводы по главе 2............................................................................................... 83
ГЛАВА 3. ОЦЕНКА ПРЕДЕЛЬНЫХ СОСТОЯНИЙ ГОФРИРОВАННЫХ
ОБОЛОЧЕК В УПРУГОЙ СРЕДЕ .............................................................................. 85
3.1 Общие сведения................................................................................................... 85
3.2 Оценка устойчивости цилиндрических гофрированных оболочек с
начальным прогибом................................................................................................. 86
3.2.1 Основные расчетные положения и принятые гипотезы .......................... 86
3.2.2 Описание методики учета влияния начальных прогибов........................ 88
3.2.3 Вывод окончательного уравнения.............................................................. 91
3.2.4 Апробация разработанной методики, сравнение с нормативным
расчетом ................................................................................................................. 95
3.2.5 Исследование и анализ влияния начального прогиба на устойчивость
гофрированной оболочки в упругой среде ......................................................... 98
3.3 Нелинейный алгоритм оценки несущей способности по критериям
прочности и жесткости ........................................................................................... 101
3.3.1 Основные расчетные положения и принятые гипотезы ........................ 101
3.3.2 Определение внутренних напряжений .................................................... 102
3.3.3 Численное исследование напряженно-деформированного состояния. 104
3.3.4 Описание алгоритма расчета несущей способности .............................. 105
3.3.5 Апробация нелинейного алгоритма оценки несущей способности...... 108
3.4 Выводы по главе 3............................................................................................. 110
4
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ВЕРОЯТНОСТНОГО РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ГОФРИРОВАННОЙ ОБОЛОЧКИ..................................... 112
4.1 Общие сведения................................................................................................. 112
4.2 Основные расчетные положения ..................................................................... 113
4.3 Описание алгоритма расчета............................................................................ 113
4.3.1 Числовые характеристики параметра прочности ................................... 115
4.3.2 Числовые характеристики параметра нагрузки ...................................... 120
4.3.3 Количественные показатели надежности................................................ 121
4.4 Апробация методики расчета надежности гофрированной оболочки в
упругой среде........................................................................................................... 122
4.4.1 Исходные данные ....................................................................................... 122
4.4.2 Сбор нагрузок ............................................................................................. 123
4.4.3 Детерминированный расчет прочности................................................... 125
4.4.4 Вероятностная оценка надёжности .......................................................... 126
4.5 Исследование влияния разброса модуля деформации упругой среды на
надежность гофрированной цилиндрической оболочки..................................... 129
4.6 Выводы по главе 4............................................................................................. 132
ГЛАВА 5. ЧИСЛЕННЫЙ РАСЧЕТ ГОФРИРОВАННЫХ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ
ОБОЛОЧЕК С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МКЭ ............................................................ 134
5.1 Общие сведения................................................................................................. 134
5.2 Объект исследования ........................................................................................ 135
5.3 Численное моделирование ............................................................................... 135
5.4 Результаты численного расчета ....................................................................... 139
5.5 Исследование пластических зон в упругой среде вблизи гофрированной
оболочки................................................................................................................... 142
5.6 Выводы по главе 5............................................................................................. 146
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ ............................................................................................. 148
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ........................................................................................... 152
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Акты внедрения результатов научных исследований ........... 168
