Динамические нагрузки, действующие на причал

Пусть на причал до его нагружения распределенными нагрузками действует динамическая нагрузка интенсивностью 20 кН/м². Рассмотрим последовательность операций в системе PLAXIS, которые необходимо выполнить для организации такого нагружения.

Расчетная схема причала показана на рисунке 2.69.

Рис. 2.69. Расчетная схема причала при динамическом нагружении

Расчет причала до приложения динамической нагрузки выполнен по этапам, соответствующим производству строительных работ. Для задания интенсивности действующей динамической нагрузки, в окне Input переносим c панели инструментов нагрузку типа А на расчетную схему. Затем под нагрузку подводим курсор и щелкаем два раза левой клавишей мышки. В открывшимся окне Select наводим курсор на надпись Distributed Load (Systema A), нажимаем кнопку <OK>. Во вновь открывшимся окне Distributed Load вводим интенсивность динамической нагрузки, равную -100 кН/м². В меню Loads выбираем опцию Absorbent boundaries. Этой операцией устанавливаем способность границ грунтового массива не отражать, а поглощать его распространяющиеся колебания.

В окне Calculations, которое показано на рисунке 2.70, нажатием на клавишe <Next> создаем новый этап расчета. На вкладке General этого окна в списке Calculation type выбираем надпись Dynamic analysis. В этом же окне на вкладке Parameters, показанной на рисунке 2.71, в списке Loading input активизируем кнопку <Total multipliers>.

Рис. 2.70. Вкладка General окна Calculations

Рис. 2.71. Вкладка Parameters окна Calculations

На третьей вкладке Multipliers окна Calculations, которое приведено на рисунке 2.72, в списке Total multipliers выбираем кнопку с красной синусоидой. Открывается окно Dynamic loading, изображенное на рисунке 2.73, в которое вводим амплитуду (Amplitude multiplier), равную 10 кН/м², и частоту колебаний (Frequency), равную 10 Нz, нагрузки.

Рис. 2.72. Вкладка Multipliers окна Calculations

Рис. 2.73. Окно Dynamic loading

Для начала расчета на панели инструментов нажимаем левой клавишей мышки на кнопку <Calculation>. Операции вычислений выполняются с первого этапа. Приведем некоторые результаты, полученные на последнем этапе расчета.

После окончания расчета и нажатия на кнопку <Output> на экране дисплея появится в увеличенном масштабе схема деформирования системы после окончания действия динамической нагрузки. Эта схема показана на рисунке 2.74. Эпюра полных напряжений изображена в этот же момент времени на рисунке 2.75.

Рис. 2.74. Схема деформирования системы

Рис. 2.75. Эпюра полных напряжений

В окне Calculations нажимаем на кнопку Go to Curves programпанели инструментов (третья слева). Открывается окно Create/Open project, в котором активизируем кнопку New chart. Затем нажимаем на кнопку <OK>. В появившем окне Select project to import cure form активизируем имя решаемой задачи. Открывается окно Cure Generation, показанное на рисунке 2.76, которое позволяет осуществить вывод на экран дисплея некоторые графики при динамическом нагружении причала.

Рис. 2.76. Окно Cure Generation

В левой группе X-Axis выбираем кнопку <Time>, в правой группе Y-Axis кнопку <Multiplier>, и нажимаем на кнопку <OK>. В результате открывается окно Curves, которое приведено на рисунке 2.77. График в этом окне характеризует изменение динамической нагрузки за 0,5 с ее действия.

Выберем точку в грунте, примыкающую к шпунтовой стене, и расположенную посредине от верха стены до дна. Для нее на рисунках 2.78 и 2.79 построены соответственно графики следующих зависимостей: 1) время действия динамической нагрузки (динамическое время) – скорости распространения волн колебаний и 2) время действия динамической нагрузки (динамическое время) – изменение напряжений σ_хх.

Используя окно Cure Generation, можно построить и другие полезные графики разнообразных зависимостей при динамическом нагружении систем.

Рис. 2.77. Окно Curves

Рис. 2.78. График изменения скорости колебаний от динамического времени

Рис. 2.79. График изменения напряжений σ_хх от динамического времени

Приведенные выше графики были построены при отсутствия демпфирования системы. Ее можно учесть, используя методику Релея, рассмотренную в разделе 1. Для этого принимаем для всех грунтов коэффициенты α = 0,001 и β = 0,01. В окне материалов (рис. 2.6) нажимаем кнопку <Edit> и в открывшим новом окне (рис. 2.7) нажимаем кнопку <Advanced>. В поле Damping нового окна Advanced General Properties вводим значения α и β. В этом случае график в окне Curves , например, для зависимости динамическое время – изменение напряжений σ_хх имеет вид, изображенный на рисунке 2.80. Его сравнивание с графиком на рисунке 2.79 показывает, что произошло качественное изменение колебательного процесса.

На рисунке 2.81 приведена эпюра полных напряжений системы. Сравнивая ее с эпюрой на рисунке 2.75, можно отметить, что они мало отличаются друг от друга, как качественно, так и количественно.

Рис. 2.80. График изменения напряжений σ_хх от динамического времени

при учитывании демпфирования

Рис. 2.81. Эпюра полных напряжений