Материал: Строительная механика и сопротивление материалов. Сафронов В.С., Ефрюш

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Все контрольно-измерительные приборы прошли проверку.

Вопытах были использованы жесткие стальные модели фундаментов двух видов:

цилиндрические диаметром 60,80 и 100 мм, и длиной L= КD+50мм (К=1…5).

штампы диаметром , равным 200 мм.

Контактные поверхности моделей были обклеены песком. По верху моделей приваривали жесткие стальные пластинки с пазами для фиксации положения цилиндрических шарниров. Нагрузку на модели передавали ступенями, составляющими примерно 1/10…1/15 от предполагаемой максимальной или предварительно установленной разрушающей нагрузки. Каждую ступень нагружения выдерживали до условной стабилизации деформации, равной 0,1мм за 1 час наблюдения. В отдельных опытах нагрузку увеличивали через 1 час наблюдений. За разрушающую нагрузку принимали ту, при превышении которой происходило резкое увеличение перемещений и их скоростей. Повторность опытов составляла 2-3. По результатам опытов определяли:

осадку центра поперечного сечения модели в уровне поверхности – s,

крен модели – i,

горизонтальное перемещение центра тяжести поперечного сечения в уровне поверхности основания – u,

 

разрушающую нагрузку - ,

 

 

перемещения, соответствующие текущей и предельной нагрузке

,

относительные координаты мгновенных осей вращения ̅ ̅. Расчетные формулы:

)

|

|

 

 

 

 

 

 

̅ ̅

 

 

 

 

 

 

 

где , – показания вертикальных индикаторов;

- то же горизонтального;

- расстоя-

ния между осями вертикальных индикаторов, фиксирующими вертикальные перемещения; H – расстояние от поверхности основания до оси индикатора, измеряющего горизонтальное перемещение; R - радиус модели; h - величина заглубления цилиндрической модели;

̅ ̅– координаты мгновенных осей вращения модели.

 

 

 

 

 

При анализе результатов использовали следующие относительные параметры:

 

уровень нагрузки - ̅=

,

 

 

 

 

 

 

относительный эксцентриситет -

,

 

 

 

 

 

относительное заглубление модели - λ=h/

,

 

 

 

 

 

относительные координаты мгновенных осей вращения ̅̅̅

 

̅̅̅

 

,

 

 

относительное расстояние между вертикальными осями моделей ̅=L/D,

где F – текущая величина нагрузки; - разрушающая нагрузка; e, L – абсолютные величины эксцентриситета и расстояния, R – радиус модели, h – глубина погружения модели,

диаметр модели. В экспериментах принимали:

ео=0; 0,25; 0,5;

λ= 0; 1,5; 2,5;

L= 100, 200, 300, 400; 250, 300, 350, 400 мм;

ρ =1,5; 1,55 г/см³

δ= , , ,

Здесь δ – угол наклона силы к вертикальной оси z.

95

Рис. 3. Вид установки для проведения экспериментов

96

В экспериментах исследовали характер деформирования и разрушения песчаного основания.

Динамическая нагрузка передавалась путѐм сброса гирь массой 6 кг с высоты h=(100.n) мм, где n - пошаговое и поэтапное нагружение.

Результаты экспериментов. Полученные данные приведены на рис. 4-8 и в табл. 1-2. Во всех опытах диаметры нагруженной и ненагруженной моделей были одинаковыми и равными 200 мм, плотность песка основания при ω=0,05 составляла ρ=1,5 г/см³, относительный эксцентриситет ео=0.

Таблица 1 Сравнение максимальных перемещений нагруженной и ненагруженной моделей

Перемещения моделей

,

L, мм

 

нагруженной

 

 

 

ненагруженной

 

кН

 

 

 

 

 

 

, мм

, мм

·

 

, мм

 

, мм

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

статическое нагружение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вертикальная сила (δ=

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

3,40

1,1625

3,7

 

0,61

 

-0,24

 

-0,63

12,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

3.6

1.2

3.8

 

0,45

 

-0,15

 

-0,46

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

350

3.3

1.1

3.5

 

0,32

 

-0,13

 

-0,33

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

400

3.5

1.2

3.6

 

-0,19

 

0,08

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

10,2

250

3,31

1,18

3,34

 

0,62

 

0,2

 

0,64

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

7,2

250

3,125

1,19

3,13

 

0,58

 

0,18

 

0,59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

 

250

1,83

1,205

1,9

 

0,42

 

0,23

 

0,43

4,2

300

1,41

1,32

1,53

 

0,15

 

0,12

 

0,16

 

350

1,3

1.2

1,4

 

0,12

 

0,07

 

0,13

 

400

1,44

1,3

1,48

 

0,13

 

0,05

 

0,14

 

 

 

динамическое нагружение

 

 

 

 

 

 

 

вертикальная сила (δ=

)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

250

3,56

1,32

3,6

 

0,65

 

-0,25

 

-0,66

10,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

300

3,6

1,4

3,7

 

0,44

 

-0,16

 

-0,45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

350

3,5

1,3

3,55

 

0,36

 

-0,16

 

-0,37

 

400

3,9

1,5

4,1

 

-0,23

 

0,12

 

0,24

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

9,6

250

3,48

0,932

3,51

 

0,65

 

0,19

 

0,66

 

 

 

 

97

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 1

Перемещения моделей

,

L, мм

 

нагруженной

 

 

ненагруженной

 

кН

 

, мм

, мм

·

, мм

 

, мм

 

·

 

 

 

 

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

6,6

250

2,61

0,849

2,62

0,51

 

0,18

 

0,52

 

 

 

наклонная сила (δ=

)

 

 

 

 

 

250

1,085

1,164

1,11

0,20

 

0,21

 

0,21

3,0

300

1,12

1,2

1,13

0,15

 

0,14

 

0,16

 

350

1,10

1,16

1,12

0,12

 

0,11

 

0,12

 

400

1,10

1,18

1,11

0,09

 

0,08

 

0,10

Приведѐм эмпирические зависимости перемещений ненагруженной модели фундамен-

та от влияния нагруженной при действии:

 

 

 

статической центральной вертикальной силы (ео=0; δ=

):

= -4*

L2 + 0,0177L - 1,64;

(1)

= 1*

L2

- 0,0058L + 0,48;

(2)

= 4*

L2

- 0,0182L + 1,68.

(3)

статической центральной наклонной силы (ео=0; δ=

):

 

= 3*

L2 - 0,0056L + 1,20;

(4)

= 9*

L2 - 0,007L + 1,42;

(5)

= 3*

L2 - 0,002L + 3,67.

 

(6)

динамической центральной вертикальной силы (ео=0; δ=

):

= -3*

L2 + 0,0193L - 1,82;

(7)

= 2*

L2 - 0,0101L + 1,11;

(8)

= 4*

L2 - 0,0204L + 1,98;

(9)

динамической центральной наклонной силы (ео=0; δ=

):

 

= -4*

L2 + 0,0023L + 0,72;

(10)

= -2*

L2 + 0,0011L + 1;

 

(11)

= -3*

L2 + 0,0019L + 0,81.

(12)

98

Таблица 2 Сравнение результатов опытов при D=220 мм; ρ=1,5 г/см³; ео=0 и L=250 мм

Перемещения моделей

,

δ,

 

нагруженной

 

 

 

ненагруженной

 

кН

 

 

 

 

 

град

, мм

, мм

·

 

, мм

 

, мм

 

·

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

статическое нагружение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12,0

0

3,40

1,1625

3,7

 

0,61

 

-0,24

 

-0,63

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,2

15

3,31

1,18

3,34

 

0,62

 

0,2

 

0,64

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7,2

30

3,125

1,19

3,13

 

0,58

 

0,18

 

0,59

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4,2

45

1,83

1,205

1,9

 

0,42

 

0,23

 

0,43

 

 

 

динамическое нагружение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10,8

0

3,56

1,32

3,6

 

0,65

 

-0,25

 

-0,66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9,6

15

3,48

0,932

3,51

 

0,65

 

0,19

 

0,66

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6,6

30

2,61

0,849

2,62

 

0,51

 

0,18

 

0,52

3

45

1,085

1,164

1,11

 

0,2

 

0,21

 

0,21

Приведѐм эмпирические зависимости перемещений ненагруженной модели фундамента от влияния нагруженной при действии:

статической центральной наклонной силы (L=250мм; ео=0; δ=

):

= -0,0002δ2 + 0,004δ + 0,60;

(13)

= -0,0004δ2 + 0,028δ - 0,21;

(14)

= -0,0016δ2 + 0,092δ - 0,56;

(15)

динамической центральной наклонной силы (L=250мм; ео=0; δ=

):

= -0,0003δ2 + 0,005δ + 0,64;

(16)

= -0,0005δ2 + 0,029δ - 0,22;

(17)

= -0,0018δ2 + 0,098δ - 0,59.

(18)

Влияние угла наклона силы на величину разрушающей нагрузки приведено на рис. 4.

δ,

50

 

 

 

 

 

 

 

 

40

 

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

10

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

F,к

0

2

4

6

8

1 0

1 2

1 4

Рис. 4. График зависимости величины разрушающей нагрузки от угла наклона силы

99

Источник: https://studfile.net/preview/16568837/