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