Гидротехнические сооружения. Том I

Д. ДИНАМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ФУНДАМЕНТА ПОД ГИДРОГЕНЕРАТОР

L ОСНОВНЫЕ РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ

Результатом полного решения задачи о динами ческом расчете фундамента под гидрогенератор должны были бы быть расчетные формулы, кото рые позволили бы определить максимальные амп литуды колебаний частей фундамента; по этим амплитудам было бы нетрудно, руководствуясь обычными формулами сопротивления материалов, определить и максимальные напряжения материала при вибрациях. Одпако в настоящее время мы еще очень далеки от такого решения задачи. Два обстоятельства являются причиной этого положе ния вещей. Во-первых, в е л и ч и н а возмущающих сил, вызывающих колебания, нам неизвестна, и единственно, что мы можем сказать о характере этих сил, это то, что частота изменения их равна или является целым кратным угловой скорости вращения турбин. Д5о-торых, незнание тех величіш и факторов, которые характеризуют различные с о п р о т и в л е н и я колебательному движению фундамента, также делает невозможным решение задачи в указанном выше смысле. Отказываясь от полного решения задачи, мы должны довольствоваться некоторыми приближе ниями, целью которых является пе расчет дина мических напряжений при вибрациях, а только изыскание условий, при соблюдении которых не произойдет совпадения частот свободных колеба ний конструкции с заданной частотой возмущаю щей силы; иными словами, речь будет итти о по верке на явление резонанса фундамента, рассчи танного на статическую нагрузку. Поэтому целью последующего изложения является вычисление частот свободпых колебаний конструкции. Но и при решении этой задачи мы должиы будем сде лать ряд упрощающих дело допущений. Одни из этих допущений имеют своей целыо упростить математическую сторону решения, сделав его до ступным для ппжепгра-конструктора; другие обус ловливаются обычной скудостью тех данных, ко торые мы имеем об упругих свойствах основания грунта, на котором стоит фундамент. Сначала предположим, что основание абсолютно жестко, и, чтобы остановиться на чем-нибудь опре деленном, положпм в основу рассмотрения схему фундамента рамного тппа, изображенную на рис. 269. Мы имеем здесь четыре стойки А 1 С 1 . . . Ai б4, заделанные в жесткую плиту (покоящуюся на грунте), и верхнюю раму -4 2 А 3 А 4 , которая непосредственно несет нагрузку от собственного веса гидрогенератора. Так как ось последнего вертикальна, то мы можем считаться только с го

ризонтальными колебаниями верхней рамы, могу щими возникнуть от действия горизонтальных же центробежных сил. Фундамент, как всякая упругая система, имеет бесчисленное множество частот свободных колебаний, но из этого множества нас могут интересовать только наиболее низкие (основ ные) частоты. Для выделения их мы должны при нять некоторые упрощающие схемы, руководству ясь при построении этих схем соображениями о характере могущих возникнуть колебаний фунда мента.

осй гидрогенератора А 4

Р и с . 269. Схема фундамента рамного типа.

1. Наиболее простую схему мы получим, считан раму А 1 А 3 А, І А І абсолютно жесткой и заменяя стойки эквивалентными им в смысле упругих свой ств пружинами (рис. 270); масса стоек учитыва ется при этом тем, что некоторая доля ее присое диняется к массе рамы, совершающей колебания. Эга схема будет рассмотрена в главах JI—IV. 2. Другая более сложная схема получится, если, считая раму неподвижной в вершинах, мы рас смотрим колебания, происходящие вследствие из гиба отдельных балок рами. При этом получим схему рис. 270а, причем массы, дающие нагрузки на раму от сил инерции, считаем сосредоточенными в точках N l N i N 3 N i . Мы рассмотрим эту схему в главе X.