WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

КОРОЛЕВ КОНСТАНТИН ВАЛЕРЬЕВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

ОСНОВАНИЙ БЛИЗКО РАСПОЛОЖЕННЫХ

ЛЕНТОЧНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

МЕЛКОГО ЗАЛОЖЕНИЯ

Специальность 05.23.02

«Основания и фундаменты, подземные сооружения»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск, 2003

Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент

Караулов А.М.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Полищук А.И.

кандидат технических наук, доцент

Нуждин Л.В.

Ведущее предприятие:

ЗАО «Сибирский научно-исследовательский институт транспортного строительства» (СИБЦНИИТС), г. Новосибирск

Защита состоится 11 апреля 2003 года в 14 часов 00 мин на заседании диссертационного совета Д 212.265.02 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, Томск, пл. Соляная, 2, ауд. 117, корпус 2. Тел./факс (382-2) 65-38-81, (382-2) 65-51-61.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного архитектурно-строительного университета

Автореферат разослан 7 марта 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

к.г.-м.н., доцент

Щербак Г.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одно из направлений совершенствования расчетов грунтовых оснований заключается в разработке способов учета взаимовлияния фундаментов. В основании близко расположенных сооружений или в пределах одного и того же сооружения зоны напряженного состояния, возникающие при работе отдельных фундаментов, накладываются друг на друга, формируя единое поле напряженно-деформированного состояния. Совместная работа близлежащих фундаментов с основанием имеет ряд особенностей, учет которых может быть полезен для получения обоснованной оценки деформаций и несущей способности оснований. В настоящее время эта проблема решена в части определения осадок основания в рамках теории линейно-деформируемой среды. Кроме того, учет взаимовлияния осуществляется в расчетах упругопластического деформирования оснований методом конечных элементов. Наименее разработанным остается вопрос о несущей способности основания близлежащих фундаментов с позиций теории предельного равновесия грунтов (ТПРГ).

Известен ряд работ, где рассматривались вопросы влияния расстояния между фундаментами на величину предельной нагрузки. Экспериментально и теоретически показан эффект увеличения несущей способности при сближении фундаментов. В этих исследованиях рассматривался преимущественно случай прерывистых ленточных фундаментов, и были даны приближенные теоретические решения для некоторых частных случаев.

Строгие решения ТПРГ о несущей способности оснований близлежащих ленточных фундаментов до сих пор получены не были. Поскольку ТПРГ служит теоретической базой для определения предельных нагрузок на грунтовое основание, то получение строгих статических решений ТПРГ с учетом взаимовлияния ленточных фундаментов мелкого заложения является актуальной задачей.

Цель работы. Цель работы заключалась в определении несущей способности основания близко расположенных ленточных фундаментов мелкого заложения. Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие конкретные задачи:

  1. Получить строгие непрерывные статические решения ТПРГ задач о несущей способности горизонтальных оснований близко расположенных фундаментов мелкого заложения. Решения выполнить для условий плоской деформации, что отвечает расчетной схеме ленточных фундаментов. Рассматривались следующие схемы фундаментов мелкого заложения:
    • два фундамента одинаковой и различной ширины;
    • три фундамента при симметричной и несимметричной схемах нагружения;
    • бесконечное количество одинаковых фундаментов;
    • произвольное количество фундаментов различной ширины при действии в промежутках между ними пригрузок различной интенсивности.
  2. Выполнить кинематическое решение задачи для случая двух одинаковых фундаментов.
  3. Провести экспериментальные исследования зависимости силы предельного давления на песчаное основание двух штампов от расстояния между ними.
  4. Разработать рекомендации по определению несущей способности и расчетного сопротивления основания двух близлежащих фундаментов.

Научная новизна работы заключается в получении строгих решений теории предельного равновесия грунтов о предельном давлении на грунтовое основание двух, трех и произвольного количества штампов (фундаментов); в разработке методики кинематического решения задачи о двух штампах; в теоретическом обосновании возможности повышения предельной нагрузки при сближении фундаментов; в экспериментальном подтверждении эффекта взаимовлияния, полученном в опытах в большом пространственном лотке.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

  1. Предложена методика определения несущей способности оснований близко расположенных ленточных фундаментов.
  2. Разработаны рекомендации по определению несущей способнос­ти и расчетного сопротивления грунта основания близко расположенных ленточных фундаментов мелкого заложения, согласующиеся с основными положениями СНиП 2.02.01–83* «Основания зданий и сооружений».
  3. Количественно определен эффект повышения несущей способности и расчетного сопротивления грунта основания близко расположенных фундаментов по сравнению с одиночным фундаментом.
  4. С использованием полученных решений разработан практический метод расчета критического расстояния между удерживающими элементами противооползневых свайных конструкций по условию продавливания оползневого тела.

Методы исследований. Основными методами исследований являются: строгий статический метод ТПРГ, заключающийся в численном интегрировании канонической системы уравнений статики сыпучей среды по линиям скольжения в рамках выбранной последовательности краевых задач; кинематический метод ТПРГ; экспериментальные методы исследования несущей способности основания в грунтовом лотке; использованы решения теории линейно-деформируемой среды при определении расчетного сопротивления основания.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Международных научных студенческих конференциях «Студент и научно-технический прогресс» на секции «Математика», подсекция «Механика сплошной среды» в 1997…2000 гг. в НГУ (г.Новосибирск), на научно-практических конференциях профессорско-преподавательского состава НГАСУ на секции «Актуальные проблемы инженерной геологии, оснований и фундаментов», на семинарах на кафедре «Геология, основания и фундаменты» СГУПС (1998…2002), на Региональной научно-практической конференции «Железнодорожный транспорт. Итоги и перспективы развития» в г. Новосибирске (2002г.), на 2-ой Международной конференции «Архитектура и строительство» в г.Томске (2002г.), представлены в материалах Международных конференций в г. Волгограде (2001г.), Днепропетровске (2002г.), Пензе (2002г.), Архангельске (2002г.). Работа также прошла апробацию на семинаре кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» НГАСУ.

Публикации. По теме диссертации автором было опубликовано 11 печатных работ.

На защиту выносятся:

  • строгие непрерывные статические решения теории предельного равновесия грунтов о предельном давлении на основание близко расположенных ленточных фундаментов;
  • результаты теоретических исследований поведения равнодействующей предельного давления по подошве близко расположенных фундаментов в зависимости от расстояния между ними;
  • результаты теоретических исследований эффекта увеличения несущей способности основания при сближении фундаментов;
  • результаты экспериментальных исследований зависимости предельной нагрузки на основание двух штампов от расстояния между ними;
  • практические рекомендации по определению несущей способности и расчетного сопротивления грунтовых оснований близко расположенных ленточных фундаментов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, выводов, списка литературы и приложения. Общий объем работы составляет 162 страницы, в том числе 94 рисунка и 9 таблиц. Список литературы содержит 134 источника, в том числе 27 иностранных.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе сделан обзор работ, посвященных проблеме учета взаимного влияния близко расположенных фундаментов на напряженно-деформированное состояние основания. В расчетах грунтовых оснований расстояние между фундаментами, при котором взаимовлияние имеет мес­то, определяется выбранной расчетной схемой. Например, в постановке линейно-деформируемой среды взаимовлияние будет сказываться при сколь угодно далеком расположении фундаментов; в рамках теории предельного равновесия, чему в основном посвящена настоящая работа, таким критерием является ширина призмы выпирания отдельного фундамента; в натуре эффект взаимовлияния будет определяться всем комплексом факторов, влияющих на совместную работу оснований и фундаментов.

Выделено два основных аспекта проблемы взаимовлияния. Во-первых, взаимное влияние близко расположенных фундаментов дает возможность увеличивать давление по подошве фундаментов и, таким образом, изыскивать дополнительные резервы в прочности основания. На использовании этого эффекта основано, например, применение прерывистых фундаментов. Разработке методик расчета и проектирования близлежащих и прерывистых фундаментов, а также оптимизации фундаментных конструкций в целом посвящены работы Е.А.Сорочана, Р.А.Мангушева, Е.Д.Лившица, Ф.И.Лялина, Э.В.Нейбурга, В.Ф.Разоре­нова, В.И.Соломина, Е.Ф.Винокурова и др. Во-вторых, осадки основания близко расположенных фундаментов больше, чем осадки изолированных. Эта сторона взаимовлияния рассматривалась А.К.Бугровым, В.М.Улиц­ким, А.Б.Фадеевым, С.Н.Сотниковым и др. Было показано, что в ряде случаев игнорирование этого факта при проектировании оснований может привести к возникновению дополнительных деформаций зданий и сооружений. В настоящей работе основное внимание уделяется эффекту увеличения предельного давления близко расположенных ленточных фундаментов на основание.

Способы учета взаимовлияния фундаментов, как было отмечено, определяются в соответствии с основными положениями теории, в рамках которой выполняется расчет грунтового основания. Принципиальных затруднений при решении этой задачи не возникает в том случае, когда расчет выполняется численными методами в заранее определенной расчетной области. Сегодня существует целый ряд программных пакетов, реализующих многие известные модели различных сред, как правило, методом конечных элементов, и позволяющих решать задачи практически при любом нагружении и любой геометрии рассчитываемой области.

Можно считать, что проблема учета взаимовлияния фундаментов решена для линейно-деформируемого основания, для которого применим принцип суперпозиции. Хотя и здесь остается вопрос о расчетном сопротивлении грунта основания, решению которого посвятили свои работы Е.А.Сорочан, А.В.Пилягин, А.И.Полищук и др. Некоторые результаты этих исследований нашли отражение в нормативных документах.

Менее разработанной областью расчета основания с учетом взаимовлияния фундаментов является проблема определения предельного давления или несущей способности грунтового основания. Во-первых, здесь неприменим принцип суперпозиции. Во-вторых, заранее неизвестно очертание рассчитываемой области. В-третьих, каждой конкретной схеме граничных условий отвечает своя специфическая последовательность краевых задач. Поэтому применяемый в ТПРГ метод конечных разностей принципиально не облегчает решения задач.

Одними из первых внимание данной проблеме уделили Дж.Мандель и Стюарт. Ими был получен ряд приближенных решений для некоторых частных случаев. Наиболее полные исследования проблемы взаимовлияния фундаментов на несущую способность основания принадлежат М.И.Фидарову. Разработанная им теория расчета близко расположенных и прерывистых фундаментов основана на гипотезе о возникновении арочного эффекта в грунте между соседними фундаментами. При этом построение областей предельного равновесия в основании ведется по приближенной методике В.Г.Березанцева, а разгружающие грунтовые своды по теории М.М.Протодьяконова.

Итак, в рамках ТПРГ данная проблема уже ставилась, но не было получено строгих решений.

Плоская задача ТПРГ в настоящее время является одной из наиболее разработанных и распространенных в механике грунтов. На сегодняшний день она не утратила своей актуальности и продолжает развиваться, являясь надежной теоретической базой для определения предельной нагрузки. Значительный вклад в теорию предельного равновесия внесли отечественные и зарубежные ученые Ш.Кулон, Р.Ренкин, Ф.Кеттер, Л.Прандтль, В.В.Соколовский, С.С.Голушкевич, В.Г.Березанцев, Г.А.Гениев, А.С.Строганов, М.В.Малышев, Ю.И.Соловьев, Л.Р.Ставницер, А.С.Снарский, Л.М.Гольдштейн, Ю.А.Соболевский, А.И.Калаев, П.Д.Евдокимов, П.И.Яковлев, Л.С.Загайнов, Бринч Хансен, А.Хаар, Т.Карман, Д.Друкер, В.Прагер, Р.Т.Шилд, Йосселин де Йонг и др.

Во второй главе приводится обоснование выбранного направления исследований и постановка задачи. Актуальность выбранной темы определена наличием эффекта взаимовлияния фундаментов на несущую способность грунтовых оснований при работе реальных конструкций и, в то же время, отсутствием соответствующих строгих решений теории предельного равновесия.

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»