WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

Интегрирование канонической системы уравнений для этой части расчетной схемы ведется с двух сторон с учетом двух осей симметрии OF и OF, причем от середины среднего штампа они находятся на различном расстоянии, и, следовательно, оказывают неодинаковое влияние на построение областей справа и слева. Таким образом, здесь также встает вопрос о поиске точки сопряжения областей предельного равновесия, в которой при интегрировании канонической системы уравнений (1) справа и слева все компоненты напряжений были бы равны. Для крайних штампов остается справедливой последовательность краевых задач, показанная на рис.1.

Рис.10. Сетка линий скольжения в основании трех штампов при действии различных пригрузок (несимметричная схема)

Рис.11. Последовательность краевых задач для средних штампов:

а) для штампа, расположенного симметрично относительно соседних;

б) для штампа, расположенного несимметрично относительно соседних.

В заключение статических решений рассматривается наиболее общая задача об одновременном вдавливании произвольного количества штампов в грунтовое горизонтальное основание. Здесь допускаются различные соотношения ширин штампов, расстояний между ними и пригрузок на разных участках. В соответствии с построением, приведенном на рис.5, практически любая схема может быть условно расчленена, и тогда решение будет сводиться к построению непрерывного поля напряжений для трех схем. Первая схема, справедливая для крайних штампов, была подробно рассмотрена в задаче о двух штампах и приведена на рис.1. Схемы для среднего штампа могут быть конкретизированы для двух случаев, когда рассматриваемый штамп расположен симметрично относительно двух соседних (схема (а) на рис.11), и когда это условие не выполняется (схема (б) на рис.11). Последовательность краевых задач для первого случая была рассмотрена при решении задачи о бесконечном количестве штампов, для второго случая при решении задачи о трех штампах при несимметричной схеме нагружения. Кроме того, было показано, что действие различных пригрузок между штампами, принципиально не усложняет решения.

В случае произвольного количества n одинаковых равноудаленных друг от друга штампов шириной b суммарная сила P предельного давления всех штампов на основание вычисляется по формуле:

P = [2 pкр + (n 2) pср] b,

(3)

где pкр предельное давление крайних штампов на основание; pср предельное давление средних штампов.

В пятой главе приводится описание экспериментальных исследований несущей способности основания двух одинаковых штампов. Этот случай наиболее показателен и позволяет выявить ряд важных особенностей работы основания близлежащих штампов, ограничиваясь минимальным количеством варьируемых параметров. Целью экспериментов было установление влияния расстояния между штампами на несущую способность основания и определение оптимального расстояния между штампами, при котором предельная нагрузка будет максимальной.

Важным фактором, влияющим на характер напряженно-деформированного состояния основания двух штампов, является способ передачи нагрузки на штампы. Здесь принимались те начальные условия опытов, которые соответствовали граничным условиям теоретических решений жесткая передача нагрузки и вертикальное погружение штампов, т.е. запрещение взаимного поворота и взаимного горизонтального смещения.

Было проведено четыре серии опытов в трех повторностях: 1 серия опытов: основание сложено песком средней крупности, ширина штампов 14 см; 2 серия опытов: основание сложено песком средней крупности, ширина штампов 10 см; 3 серия опытов: основание сложено песком мелким, ширина штампов 14 см; 4 серия опытов: основание сложено песком мелким, ширина штампов 10 см.

Предельное давление определялось при различных расстояниях между штампами – от нуля до 20…25 см шагом 2…3 см.

Опыты проводились в пространственном лотке на кафедре "Геология, основания и фундаменты" СГУПСа (НИИЖТ). Лоток представлял собой сварную металлическую конструкцию, снабженную упорной рамой. Габаритные размеры объема рабочей части лотка составляют: длина 2,8 м, ширина 1 м, высота 1,36 м. Передняя стенка лотка выполнена из органического стекла, с нанесенной на ней масштабной сеткой (100100 мм) и усилена металлическими ребрами жесткости.

Нагрузка на штампы создавалась гидравлическим домкратом ДГ-50-2. Регистрация давления производилась образцовым манометром. Вертикальные перемещения регистрировались 8-мью прогибомерами Аистова 6 ПАО ЛИСИ, по 4 на каждый штамп, фиксируя осадку каждого края штампов. В качестве штампов использовались два швеллера № 14 и два швеллера № 10 длиной по 98 см. Таким образом, создавались условия, близкие к условиям плоской деформации. Шероховатость штампов обеспечивалась оклейкой подошвы грунтами основания.

Схема установки показана на рис.12. Усилия от домкрата 2 упирающегося в упорную раму 1, передавались на коробку 4, сваренную из двух швеллеров № 14 и двух металлических листов толщиной 4 мм, ориентированную параллельно рабочим штампам 6. От коробки 4 усилие передавалось на два передаточных швеллера 5, длиной по 65 см, ориентированных перпендикулярно рабочим штампам 6, и отстоящих (по осям) друг от друга на 40 см. Соответственно расстояние от оси каждого швеллера до ближайшей стенки лотка (передней или задней) составило 30 см, швеллеры 5 передавали нагрузку на рабочие штампы 6.

В качестве грунта основания были использованы песок средней крупности ( = 37°) и песок мелкий ( = 33°).

При проведении опытов фиксировались предельная нагрузка; показания прогибомеров, отражающие осадку каждого края штампов на каждой ступени нагружения; в восьми опытах очертание зон предельного равновесия.

Давление на основание передавалось ступенями по 3,07 кН. Деформации фиксировались после их стабилизации от каждой ступени. Порядок проведения каждой серии опытов был следующий.

Штампы устанавливались вплотную. Нагрузка увеличивалась, доводя основание до разрушения. Установка разбиралась. Основание подготавливалось к следующему опыту. Расстояние между штампами увеличивалось на 2…3 см по сравнению с предыдущим опытом. Опыты повторялись до тех пор, пока расстояние между штампами не достигало 20…25 см. Далее вся серия имела два повтора, то есть с нулевого расстояние между штампами увеличивалось до 20...25 см.

В результате экспериментов были получены опытные зависимости предельной нагрузки на два штампа от расстояния между ними. На рис.13 показаны эти зависимости для одной серии опытов (штампы по 140 мм и песок средней крупности), включающей три повтора. Из приведенных данных видно, что при сближении штампов предельная нагрузка значительно возрастает. Достигаемый в результате взаимовлияния максимум превышает не только значение предельной нагрузки для одиночного штампа шириной b, но и для одиночного штампа двойной ширины 2b.

Рис.12. Схема установки:

1 упорная рама; 2 домкрат;

3 прогибомеры; 4, 5 передаточные балки; 6 рабочие штампы

Рис.13. Опытные зависимости силы P предельного давления двух штампов на основание от расстояния а между ними. Серия 1.

Таким образом, экспериментально подтверждена возможность добиваться увеличения несущей способности основания близко расположенных фундаментов. Причем это происходит только за счет изменения расстояния между фундаментами. Максимуму предельного давления на штампы соответствует определенное расстояние между ними, т.е. появляется возможность для оптимального проектирования близко расположенных фундаментов.

Итак, приведем основные выводы по экспериментальной части исследований:

  • при увеличении расстояния a между штампами с нуля до величины, при которой их взаимовлияние сказывается незначительно, зависимость предельного давления от расстояния a имеет максимум при a, равном некоторому оптимальному значению aопт, при этом осадка штампов также максимальна;
  • эффект увеличения предельной нагрузки при раздвижке штампов имеет место при изменении расстояния a с нуля до значения, примерно равного от трети до половины ширины одного из штампов;
  • увеличение несущей способности двух штампов, отстоящих друг от друга на расстоянии aопт, по сравнению со штампом двойной ширины составляет до 30% и выше.

В шестой главе излагается практический метод расчета несущей способности и расчетного сопротивления близко расположенных фундаментов, а также использование соответствующих результатов теоретических решений для расчета противооползневой свайной стенки на продавливание грунта.

Ранее было показано, что сближении фундаментов имеет место увеличение предельной нагрузки. Это увеличение нагрузки представлено на графике зависимости коэффициента влияния k от относительного расстояния между фундаментами (рис.14).

Рис.14. Качественный вид зависимости коэффициента влияния k от относительного расстояния

Численному решению отвечает участок АВ. При дальнейшем сближении фундаментов численное решение получить не представляется возможным. Располагая фундаменты вплотную друг к другу, можно рассматривать их работу как единого фундамента двойной ширины. Однако при этом предполагается наличие определенной связи между фундаментами, обеспечивающей их работу как сплошной конструкции,

т.е. не дающей возможности раздвижки фундаментов или появления перелома общей линии подошвы. На графике этому значению коэффициента влияния отвечает точка С. Точка С лежит, как правило, ниже точки А – левой точки участка АВ, описывающего результаты численного решения. При раздвижке фундаментов на малые величины имеет место эффект увеличения предельного давления. Этот факт установлен экспериментально ранее и подтвержден нашими опытами. Для малых значений, объединяя отрезок АВ с точкой С получим качественный вид графика k(). Вставка CD, к сожалению, не может быть рассчитана в рамках принятых расчетных схем, хотя и отражает данные опытов. Поэтому на данном этапе рекомендуется пользоваться вставкой СD, имеющей горизонтальную касательную в точке С. Это гарантированно обеспечивает некоторый запас в расчете несущей способности оснований близлежащих ленточных фундаментов.

Далее в решении было установлено, что сила предельного давления наклонена к вертикали на угол, увеличивающийся при сближении фундаментов. Горизонтальная компонента предельной силы возникает в случае, когда фундаменты взаимосвязаны между собой надфундаментными конструкциями, или когда условия работы фундаментов двух близлежащих сооружений не позволяют им иметь взаимные смещения и обеспечивают горизонтальное положение подошв. В этом случае работа основания в предельной стадии будет отвечать рассмотренным расчетным схемам. Если же указанные условия не выполняются, то возможна реализация одностороннего выпора грунта; ему будет отвечать меньшая величина предельного давления. Следует обратить внимание, что хотя основание зданий, как правило, не работает в предельной стадии, тем не менее, имеет смысл при расчете надфундаментных конструкций учитывать возможность возникновения разрывающей силы.

Рис.15. Схемы к определению расчетного сопротивления

В отношении эксцентриситетов заметим следующее. Во-первых, было показано, что величина эксцентриситетов незначительна. Во-вторых, учет внецентренного приложения нагрузки может выполняться с помощью приема, предложенного Н.М. Герсевановым. Таким образом, для практического использования можно ограничиться значением вертикальной составляющей предельного давления. Следуя вышеизложенному, определена методика расчета несущей способности основания двух одинаковых близко расположенных фундаментов.

Для других схем близко расположенных фундаментов можно использовать полученные результаты соответствующих теоретических решений.

Далее сделаны некоторые предложения по поводу расчетного сопротивления грунта основания.

Рассмотрим определение расчетного сопротивления грунта основания близлежащих ленточных фундаментов в традиционной постановке. Имеем две полосовые нагрузки шириной b, отстоящие друг от друга на расстоянии а (рис.15). Постепенно увеличиваем интенсивность этих нагрузок, исследуя изменение напряженного состояния основания в основании в рамках теории линейно-деформируемой среды. При этом бытовые напряжения определяем как гидростатические, то есть при = 0,5, – коэффициент Пуассона. В рассматриваемом случае двух фундаментов зоны

разрушения будут развиваться и под внутренними, и под внешними краями фундаментов, причем скорости их развития с увеличением нагрузки будут различными. Придерживаясь принятых в нормах положений, установим для нижней границы зон разрушения следующие условия:

zmax = с внутренней стороны (рис.15,а) или zmax = с внешней стороны (рис.15,б).

Итак, под расчетным сопротивлением основания двух близко расположенных ленточных фундаментов будем понимать такое среднее давление по подошве фундаментов, при достижении которого впервые выполняется одно из указанных условий.

Исследование поведения величины расчетного сопротивления показало, что при малом расстоянии между фундаментами, условие по допустимой глубине зон разрушения сперва достигается с внешних сторон (рис.15,б). При этом на первом этапе с внутренней стороны разрушения основания может вообще не иметь места. При дальнейшей раздвижке штампов наступает момент, когда зоны разрушения с внутренних краев достигают значения раньше, чем с внешних – глубины (рис.15,а). Критическому расстоянию, при котором зоны разрушения с внутренних и внешних краев достигают установленных для них значений одновременно, отвечает максимум расчетного сопротивления.

Pages:     | 1 | 2 || 4 |






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