Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Рашидов, Т. Р

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
20.10.2023
Размер:
8.03 Mб
Скачать

с ,

д 2В,

в.

-

+

mxt

s2

-

КГ

Ä

<зла

+

 

m

(s*-А')

* 2

* о

+

( ^ )

'

0,

 

(II.2.65)

 

 

 

 

 

 

\

//=0

 

 

 

 

где

 

К узла

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из

(II.2.63—65)

определим

константы

А3

,

В3, F3,

В2 , Сг .

После

несложных преобразований

получим

 

 

 

 

 

 

Q;

BZ

 

 

2 - ^ Q ;

 

 

 

К ^ Д ' о , , (s)

ДД'

 

"0 + 1-57-

^ у з л а _ m x z k x

s

 

 

АД'

(II.2.66)

 

Таким образом, определены решения упрощенных уравнений поперечных и продольных колебаний трубопроводов в комплекс­ ной плоскости.

Для оценки точности решения от изображающих функций к численным значениям функций — оригиналов, как точных, так и упрощенных решений уравнений, мы перешли, используя метод численного обращения преобразования Лапласа с помощью ряда Фурье [57].

Закон движения почвы при расчетах взят в виде u0 = Asm(ùt. Разница в числовых значениях перемещений, полученных по двум методам не превышает 10—15% (для мягких грунтов боль­ ше, чем для твердых), г. е. предлагаемое упрощение можно счи­

тать допустимым при решении задач.

§ 3. Уравнения сейсмодинамики сложных систем подземных

сооружений при учете податливости соединения

около узла

В случае податливого

соединения около узла [93] относитель­

ные перемещения и повороты согласно § 1 с учетом

обозначений

(II.1.29)

равны.

 

 

 

и = Й -

и . и;,

W 2 » WZ = «О - W 3 - W z -

-

Hl.

 

 

 

 

(11.3.1)

 

ISO

=» —w

 

 

 

V

У

 

 

70

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II.3.2)

 

 

 

 

 

0'

 

0'

 

 

W

 

 

 

 

 

 

w

 

w

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Условия

стыковки труб в податливом

узле

напишем

в виде

 

wy +

a'lU0

 

+ bJt ? r i

= q't Q/

 

 

(ІІ.З.З)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II.3.4)

 

 

М[

=п°/т°/

+

Л / 9/

j

 

 

 

Здесь индекс j означает один

или два

штриха.

Перебор

значе­

ний переменных осуществляется

по

 

 

 

 

 

 

 

I

2

(У, z),

у\ =

z

 

 

 

 

.3

(z,

у),

f\ — у,

 

 

в скобках

указаны

соответствующие

индексы при Q и Ж .

Под­

ставив (II.3.4) в (11.3.3) и решив

систему относительно w0.1

и у[ ,

получим:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

~ 0 ;

 

01 ~0

.

/

 

 

 

 

 

 

w(

=

т / и

+

ч\ срт

 

 

 

(ІІ.3.5)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ср; =

of «° +

о;

^

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р{ ч{

 

 

оу_ д / О - " / " / )

; _

 

- « И ) +

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а{

п\Іт{

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(Н.3.6)

71

с коэффициентами

а 2

 

 

 

=

Д у

' ,

12

Г/*

,

i ^2 ~~

'

^ 2

^ т U

г »

 

 

 

 

= - Д у \ ?2 - %

1

 

 

 

1

~"

 

1 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

' С2 -

1> т 2 -

 

К . >

 

 

 

 

 

 

 

 

Ѵ 2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

=

-

Д г ' ,

 

1

 

 

 

,

—'

1

 

 

 

 

KQ"3

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Я ъ ~

, С

з

 

 

 

а1

=

- І

; Л =

-

Дг",

1

 

 

 

1

 

1

ѵ 3

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= о , ь ' у

= —

д * ' .

~qy

1

 

 

 

.

—'

1

а

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

а

=

о;

* у ; =

A*", 7, •

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

z

 

=

0 ; ^

 

=

 

 

1

 

 

1

— '

 

1

 

a'z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

У

 

 

=

0; Ъ\

=

 

 

1

 

,

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

у

Подстановка

(II.3.5)

и

(II.3.6) в

(II.3.4)

дает

 

 

(Н.3.7)

где

(Н.3.8)

с коэффициентами

^ 1 = 4 D 2 X ; 3 , ) P ; = 2 D ; X ; 2 ,

РІ = 4 Z ) 3

С

. Р'з = 2 D ' 3

\

 

п"

п

«3 »

»

»2

Рз = - 4 D 3 х , - Рз = 2 Ö 3

хг

72

 

<

- 2 ß 2

* ; 2 . Л

2 = - 2 0 2 % .

 

 

 

 

< =

 

„ »

 

 

2

 

 

= 2 D ; Х" ,

 

 

 

 

 

- 2 £ 2

«; . п\

 

 

 

 

 

4

-

2D',

\ .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II.3.9)

 

< = - 2D; * ; 2 , « з = 2 D ; *;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

AD х ' 3 , л' = 2D; Х ; 2 У )

 

 

 

 

 

 

 

— 4D"

 

 

 

»

 

 

.

»2

 

 

 

 

 

 

 

х"3 , •^у

 

 

г

дту»

 

 

 

 

 

 

 

г

 

ху

'

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р°:

4 D y

* « •

 

^ =

2D'

х'2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

JTZ

 

 

 

 

 

 

р°:

- 4 D "

 

х"3 , о"

=

2D"

х"2

 

 

 

 

 

<

 

 

у

 

хг' г Z

 

 

У

 

XZ

 

 

 

 

- 2 D '

 

х'2 ,

п

=

— 2D'

х'

 

 

 

 

< =

 

 

г

 

дгу 1 "-у

 

 

г

ху

 

 

 

 

- 2 D "

 

х"2 ,

п" =2D

 

Х"

,

 

 

 

 

< = — 2D'

t

 

хуі

'"у

 

 

Z

ДГу'

 

 

 

 

 

х ' 2 , /г'

=

— 2 D

х'

 

 

 

 

 

 

 

у

 

хг»

г

 

 

 

у

 

хг

 

 

 

 

=

— 2D"

х"2 , Пг =2D" у

Х" xz

 

 

 

 

 

 

 

у

 

лгу »

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставив Q/ и М{ из

(II.3.7)

в

уравнения

 

равновесия узла»

получим

à2yz

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II.3.10)

 

дР

+

Ѳ2

ср

=

8„

и0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

у

Т у

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а ' Д*' +

«' Д*'— Ру +

Ру -

а 2

Л

У '

-

а 2

Д /

+ Р2

-

?2 +

^ M z

Л

— a'z Аде' -

< Д*" +

_ £ -f

а3 Äz' +

а3 Дг" -

ß3

+

^ +

К

А

ту

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Му

 

* , = 7 - ( — » ° ' А*'+«2' А г Ч Й ' - Й ' ) = >

(11.3.11)

73-

Здесь

 

2D

У.'2

I

 

 

'

 

 

2D'x'2 v Ax'

 

 

 

2D

х

 

 

/

 

 

,

 

2D.

x r v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kr

 

 

 

 

 

 

z

 

%xy

 

 

 

 

 

 

D 2 / < y

Ю - 1 1

 

W

 

 

 

 

 

 

 

 

 

+

 

к

 

 

 

 

 

 

Af

 

 

 

 

а

=

2D

г * jry

 

 

 

 

Км

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

^

 

I 1 +

X

Дх H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

'

ху

 

Г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

+

2

3 x ^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л1

 

Q y

(II.3.12)

 

 

О'

-

4

Д

2

*

У

1 + К

 

 

 

 

 

" 2

~

 

 

( ~ Д 2 )

 

 

 

S

=

 

( - Д

2 )

 

1 + 2 х ѵ

Ду'4- 2D 2

* Ду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Д 2 х у

 

 

 

 

 

 

 

2

D

2 х

ѵ

/ ,

 

'

• '

2Do

xv

 

( - < ) =

 

14-

 

4 Д 2 * у

 

 

 

 

D 2

^ 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

74

 

2DÔ *"2

I

 

 

 

 

2D!

X"2 Д /

 

 

 

 

 

 

 

2 Ö 2

x y 2

 

 

 

 

 

 

 

2 D , x v

/

 

 

.

.

 

2 D ? x „

 

 

 

 

M

)

 

 

 

 

 

 

 

Q3

 

1 +

4 ö 2 N

 

l

+

 

2 0 2

*y

 

 

Д 2

*2

 

/с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

з

=-г^гІ 1 +

тг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

,

2D. X ,

 

 

а з =

 

 

 

 

1 + 2х Д г + - 4л:- £ — Лг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(II.3.12)

 

 

 

2

Z ) 3

 

 

.

ß«"

_

2 £ ) 3 %"z

 

h

=

~

 

1 +

 

 

 

+

/ С ,

 

 

- Л ) =

і

 

+

 

 

 

 

1 +

 

 

Д 3

* з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з

ѵ з

 

 

 

 

4 Z ) 3 * /

/ ,

,

# 3 *z

 

 

 

 

 

 

 

И з )

 

 

 

 

 

 

 

 

2D 3

 

«2

!

- .

- '

.

» .

2D, X

 

 

 

'•г

Дг

 

 

И з

)

 

1 +

 

Д г

+

з 'г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

м з

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

И з У

1 +

/

Az

+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

75

H )

1 +

 

I

+

 

 

Д 3 * з

4

V "

К . К .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У ч-хг

 

 

 

2 D v * r ,

 

 

 

 

1 -f- 2 х ^ Д х + у " Lx

 

 

 

 

 

 

 

м'

 

 

Р, =

2 Д

У *j»

 

 

 

2D V х / .

 

 

 

 

 

 

 

( " О

 

 

 

А"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

 

 

 

 

 

 

 

 

2 д ;

4

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2Dvv.rz I

,

 

. 2D"*."

»3

 

 

 

 

 

 

 

A" „

1 + — У -**

D y * z

 

 

 

 

 

 

 

 

K.M

 

M У

Q z

 

 

 

 

 

При KQj

,KMj

- " O D из (II.3.11) имеем

 

 

Bl = \ \ 2 D ' z

\ y ( i + 2 * x A ) ^ ' + 2 0 ; «;8 y x

 

X ( 1 + 2х; у Дх" )AX" + 2DZ *xy (l + х ^ Д *

) + 2D\ *xy

X

x (1 + х; у дх ) + 2 D 2 x;2 (1 + 2xy д у ' ) д у + 2 D; X ; 2

X

x (1 +

2x; д у " )ду* + 2D'2 xy

(1 + *; ду' ) + 2 D ; x ;

X

 

 

 

X ( I + *;

ьу')+кмж]

 

 

ѳу

=

-т;[ 2 D ' y

* « ( 1 + 2 x ~ A * ' К + 2

D " y x « x

 

x ( 1 + 2 x > * ) д * + 2 D; x ; 2 ( I + x > * ' ) + 2 D; * X Z X

x (1 + ) + 2 D ; *;2 (1 + 2x; д*' )л*' + 2 D ; X ; 2 X

(II.3.12)

(11.3.13)

76

X ( l + '~2*z

Дг'

)AZ

+2D'3

x'2 ( l + *'г Дг' ) +

+ 2Dl

/

( l

+ / Дг"

)+KMY]

 

 

 

 

 

 

 

+ 2 ( D ;

 

 

* ; 2 - D ; * ; 2 )

 

 

 

Эти значения

соответствуют

жесткой стыковке,

рассмотрен­

ной в

§ 2. Дополнительные

члены

в данных

выражениях доста­

точно малы

для

мелких

узлов

и

возникли

вследствие

учета в

кинематических уравнениях смещений типа <ргДу\ <РгДу",

? у А г '>

уДг",

срг

Дх',

сргДл;",

ср Дл:', с?уДл:",

если

размеры Ах',

Ду', д г '

Дл:", Ду", Дг" сложного узла достаточно

велики.

 

 

Решением

(II.3.10)

служат

 

выражения

 

 

 

 

9, =

<р° cos

 

+

 

sin

 

+

-Jî- J u° sin Ѳг (* - x) dx

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

о

 

 

 

 

 

(II.3.14)

T y =T°y

с о з Ѳ у ^ +

^ s i n 6 y ^ +

 

1 ^ j „ ° s i n 6 y ( f - x ) f i f x

 

 

Для перемещений узла и 0

 

имеем

уравнение

 

 

 

 

du'

 

В

,

ди"

 

~ Е > у з л а ~ 0

 

 

 

 

 

 

 

 

•*

дх

 

*

дх

л ?

з л а и ° - ( « ; - ^ ) х

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X

T ° c o s 9 ^ +

-^-sin Ѳ г / +

-JpjV sin Ѳг (* -

x) dz

-

 

 

-

(

а з

-

а з )

 

y cos бу

^ +

-^- sin Ѳу ^ +

 

 

 

+ - ^ j V s i n 6 y ( / f - x ) û f x

 

 

 

 

 

|2

„ 0

N(t)

 

 

 

 

/та.

 

=

 

(II.3.15)

 

у

о

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

( « 0 _ à ' ) / O

= / Г д ( и 0

и )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дх

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

л-

 

х

 

 

 

дх

 

 

 

 

 

 

7 > у з л а

_

0'

0"

I

0'

 

 

0*

I

д

pi^N

 

 

 

 

 

КХ

 

=

а2

-

а2

+ а3

-

а3

+

Д/^/С^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т.дгугі

Of2

х-0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

77

В практических расчетах можно положить <р° = ср° = 0 <р° =

= ?" = 0. При Jz = Уѵ = 0 или Ѳг,

-> О

 

 

 

~ 0

 

 

~0

(и а іб)

 

 

 

 

• U

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

г/ ом D " дм

КУХЗЛ1

и 0

- m

 

= N(t)

В * - д — - В х - Ь Т

 

 

 

 

 

 

jr=0

• (II.3.15')

N

і ѵ у з л а

О'

0" i „О'

# г

= S -

S + «Я -

 

 

> У * I

0" i \

rrr^N .

«Я +

Д /

^ - . +

 

 

МИД

+ ( а 2 - а 2 ) ^ - + ( а з - а З )

Таким образом, для установления сейсмостойкости подземных систем при податливости соединения около сложного стыка необ­ ходимо исследовать системы уравнений продольных движений основных труб с приведенными условиями в сложных узлах.

§ 4. Уравнения сейсмодинамики сложных систем подземных

сооружений с нецентральной и неортогональной стыковкой труб в сложных узлах

Возьмем произвольную пространственную систему координат

Oxyz и расположим в начале

ее произвольный сложный узел

системы. Пусть

сейсмическое

движение грунта щ (х, і) происхо­

дит вдоль оси x,

а вдоль произвольно направленных осей |, r\, Ç

проложены трубопроводы различных сечений, диаметров и жест-

костей

(рис. 30 а) [94]. Обозначим радиус-вектор центра

сечения

места

крепления труб к колодцу через г

(х, у,

z).

Угол

между

радиусом-вектором и осью

z

обозначим

через

у0 , а угол

между

проекцией этого вектора

на плоскость хОу и осью

х—через а0 .

Радиус-вектор произвольной

точки N на трубе 5 обозначим че­

рез R. Пусть единичными векторами осей координат x,

у, z бу­

дут і,

/, k, а осей %, -q, С, г — 1°, V, 1°, г°.

 

 

 

78

Координаты точки

стыковки M (х, у,

z)

и точки N выража­

ются через

 

 

 

 

X г sin Y 0 cos

а0 , у г sin т° sin а°,

z

— r COS 7°

(II.4.1)

 

 

 

 

Единичные

векторы

 

m° ,

л°

 

 

 

Ѵ Ч ^ - ^ ,

^°(^*

тѵ

я с)

о п Р е

Д е л я ю т с я

следующим

образом:

 

 

 

 

/

 

m

 

 

п

 

 

 

ГО

„ . - „ . . о „ „ „

sin-y0 sina0

COS f°

 

 

 

 

 

 

Sin т sin a

cos т

 

 

 

 

 

 

 

 

h

Ч

 

(II.4.2)

 

 

 

 

 

ч

 

щ

 

 

здесь

 

 

 

 

 

Т° = [1°,

 

 

 

 

 

 

 

 

•Ы,

?].

(II.4.3)

Для вектора перемещения почвы и

его

проекций

имеем:

"о =

" о 1

-

(«о)е =

(»о)ч =

"о ^

("о)с = "о 'с О 1 - 4 - 4 )

79

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ