книги из ГПНТБ / Рашидов, Т. Р
.pdfс , |
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'у |
|
|
|
|
|
|
|
г |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
У |
|
|
|
|
|
|
|
а"у |
= |
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"Ь |
||||
— 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 ^ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/сЛ1 |
|
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 |
||||||
|
|
|
|
|
|
/С |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 Д 2 х у |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
D |
2 х |
ѵ |
/ , |
|
' |
• ' |
2Do |
xv |
|
|
( - < ) = |
|
14- |
|
4 Д 2 * у |
|
|
|
|
D 2 |
^ 2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/С
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 + |
2х |
|
Д г |
+ |
• |
з 'г |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
м з |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И з У |
1 + |
/ |
Az |
+ |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
75
H ) |
1 + |
|
I |
+ |
|
|
Д 3 * з |
||
4 |
V " |
К . К . |
|||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
2ДУ 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 '> |
|||||||||||||||||
<руДг", |
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 |
(»о)ч = |
"о ^ |
• |
("о)с = "о 'с О 1 - 4 - 4 ) |
79