УЧЕТ ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ ВОДЫ ВОДОХРАНИЛИЩА В РАСЧЕТЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИЛ ДЛЯ НАПОРНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
УЧЕТ ПРИСОЕДИНЕННОЙ МАССЫ ВОДЫ ВОДОХРАНИЛИЩА В РАСЧЕТЕ СЕЙСМИЧЕСКИХ СИЛ ДЛЯ НАПОРНЫХ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
DOI:
https://doi.org/10.22337/2587-9618-2025-21-2-43-61Ключевые слова:
гидродинамическое давление, уравнение Лапласа, присоединенная масса воды, напорное сооружение, сейсмическое ускорение, линейно-спектральный методАннотация
Произведен анализ отечественных и зарубежных исследований по вопросу гидродинамического давления воды на напорную грань гидротехнических сооружений при динамических воздействиях. Авторами разработан альтернативный метод численно-аналитического решения задачи о сейсмическом давлении воды на наклонную напорную грань плотины. На основе графоаналитического решения
уравнения Лапласа в заданных граничных условиях построены гидродинамические сетки и эпюры
распределения коэффициента присоединенной массы воды для напорных граней с вертикальным углом 0…75 градусов, проведено сопоставление полученного решения с эталонным решением Вестергарда, Зангара, а также рекомендациями актуальной нормативной документации. На основе проведенных
исследований построена номограмма для определения коэффициента присоединенной массы воды.
Полученные результаты аппроксимированы квадратичной функцией, позволяющей получить значения коэффициентов присоединенной массы воды в зависимости от вертикального угла наклона напорной грани и относительной глубины расположения элемента на напорной грани, что использовано
в алгоритме расчетной программы для ЭВМ. Приводится график изменения гидродинамической силы, действующей на сооружение, в зависимости от вертикального угла наклона напорной грани, исследована точность построения эпюры в зависимости от числа элементов на напорной грани. На основе
линейно-спектрального метода вычислены ускорения в элементах напорной грани плотин различной конструкции как с учетом присоединенной массы воды, так и без. Полученные результаты говорят
о существенном влиянии присоединенной массы воды на сейсмические ускорения не только на гребне
бетонной гравитационной плотины, но и в зоне верхового откоса грунтовых плотин. Увеличение
ускорений в этих зонах составляет до 30% для бетонных плотин и около 10% для грунтовых плотин.
Библиографические ссылки
Westergaard H.M. (1931) Water Pressures on Dams during Earthquakes, Proc. Am. Soc. Civ. Engs., vol. 57, 9.
Napetvaridze Sh. G. Seismic resistance of hy-draulic structures. -M.: Gosstroyizdat, 1959, - 215p
Sheinin I.S. Oscillations of hydraulic structures in liquid. - M.: Energia, 1967, - 215 p.
Kulmach P.P. Seismic resistance of port hy-draulic structures. - M.: Transport, 1970, - 312 p.
Shulman S.G. Calculations of seismic resistance of hydraulic structures taking into account the influence of the aquatic environment. - M.: Energy, 1976, - 190 p.
Kaufman B. D. Taking into account the influ-ence of uncertain factors when determining the hydrodynamic pressure on a dam // Magazine of Civil Engineering. 2012. No. 9
Abdikarimov R.A., Eshmatov H., Bo-banazarov Sh.P., Khodjaev D.A., Eshmatov B.Kh. Mathematical modeling and calculation of hydraulic structures of the dam-plate type taking into account seismic loads and hydrody-namic water pressure // Magazine of Civil Engeneering, 2011, No. 3.
Zhang C., Feng J., Pan J., Long Y. Seismic safety evaluation of high concrete dams. Part 2. Earthquake behavior of arch dams // Proceedings 14th World Conference on Earthquake Engineering. Paper №S13-81, Beiging, China, 2008. Pp. 1-15.
Zhang W., Ren X., Geng X., Zhang Y., Yang W. Study on influence coefficients of hydrody-namic force on dynamic response of deep-water pier under earthquake // Ocean Engineering. - Elsevier, 2024, V. 299
Qiu Y., Wang J., Zhang C. An internal input framework of earthquake motions for dam-water-foundation rock systems // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - Elsevier, 2022, V. 156
Ye. J., Zhou H., Zhou X. Hydrodynamic pres-sure on lateral side of dam excited by harmonic seismic vibration: A novel formulation // Soil Dynamics and Earthquake Engineering. - Elsevier, 2023, V. 164
Moghaddam A., Mozaheri H., Bidgoli M. Mathematical modelling, numerical analysis and damage of dams sub-jected to hydrodynamic pressure // Ocean Engi-neering. - Elsevier, 2022, V. 253
Napetvaridze Sh.G. Hydrodynamic pressure under seismic impact // Works of the Institute of Construction of the Academy of Sciences of the Georgian SSR, 1955, v.5. Publishing house of the Academy of Sciences of the Georgian SSR
Zangar C.N. Hydrodynamic Pressures on Dams due to Horizontal Earthquake Effects, 1952, Denver: U.S. Bureau of Reclama-tion
Bestuzheva A.S., Gotsiridze G.P. Coefficient of added water mass for dams with a slope profile taking into account the direction of approach of a seismic wave // Hydrotechnical construction, 2024. No. 2.
Bestuzheva A.S., Gotsiridze G.P. Hydrodynamic pressure of water on the head face of an earth dam during an
earthquake //E3S Web of Conferences - EDP Scienses, 2023. – V. 456
Certificate of state registration of the computer program RU 2024666923. Seismic_Force_2D/ A. S. Bestuzheva, G. P. Gotsiridze (RU); copy-right holder FGBOU VO "National Research Moscow State University of Civil Engineering".; declared 10.07.2024; published 17.07.2024
Chernyavskaya S.A., Matuzaeva O.V., Tsarev V.G. Differential equations for solving applied problems in the MATLAB environment. // Power plants and technologies, 2022. Vol.8
Bakhshalyeva M.N., Khalilov E.G. Justification of the collocation method for the integral equation of the external Dirichlet boundary value problem for the Laplace equa-tion // Journal of Computational Mathematics and Mathematical Physics, 2021. Vol. 61
Levenberg K. A Method for the Solution of Certain Non-Linear Problems in Least Squares // The Quarterly of Applied Mathematics, 1944, V.2
Marquardt D.W. An algorithm for least-squares estimation pf nonlinear parameters // Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 1963, V.11(2)
Butyrsky E.Yu., Kuvaldin I.A., Chalkin V.P. Approximation of multidimensional functions // Scientific instru-ment-making, 2010, Vol. 20, No. 2
Bestuzheva A.S., Gotsiridze G.P. Spectral methods for calculating earth dams for seismic loads // Izvestiya VNIIG im. B.E. Vedenev, 2022. V. 305
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 International Journal for Computational Civil and Structural Engineering
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-ShareAlike» («Атрибуция — Некоммерческое использование — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
