Стенд для моделирования работы основания строительной конструкции Советский патент 1983 года по МПК G01M5/00 

со со

00 00 CD Изобретение относится к строител ству, в частности к испытаниям моде лей строительных конструкций при их взаимодействии с моделями оснований Известен стенд для испытания стр ительных конструкций, включающий раму с опорным элементом в виде отдельных листов резины и нагрузочное приспособление l . Недостаток известного стенда заключается в том, что он не обеспе чивает моделированиянеравномерных осадок основания Наиболее близким техническим решением к изобретению является стенд для моделирования работы основания строительной конструкции, включающи раму со штоками, пропущенными сквоз ее, модель сооружения, модель основ ния с упругими элементами, взаимодействуюи ими со штоками, нагрузочные и измерительные приспособле-, ния 2 . Однако известный стенд не обеспечивает моделирования оснований с неплоской поверхностью и нелинейными упругими свойствами. Цель изобретения - расширение д апазона исследований. Указанная цель достигается тем, что в стенде для моделирования работы основания строительной конструкции, включающем раму со штоками, про пущенными сквозь нее, модель сооруже ния с упругими элементами, взаимодействующими со штоками, нагрузочные и измерительные приспосЬбления, модель основания выполнена с балками , имеющими регуляторы высоты установки, упругие элементы установлены на балках и выполнены в виде консольных рессор с подвижными грузами а. штоки установлены с возможностью взаимодействия с моделью строительной конструкции. На фиг. 1 показан предлагаемый стенд, общий вид; на фиг. 2 - то же вид сверху; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг, k - графическая зависимость осадок основания от нагрузки. Стенд включает станину ,1, ,нагрузочные приспособления 2 и 3 для имитации моментной нагрузки и нагрузки от собственной массы сооружения, действующих на уровне подошвы модели t. Нагрузка от модели k, передается на упругие элементы, выполненные в виде консольных рессор 5, 86 .2 защемленных на опорах 6 и установленных на подвижных балках 7, при помощи вертикальных штоков 8, установленных в направляющих сепаратора 9. Длина консольных рессор 5 назначается конструктивно, а размеры сечения определяются из следующих условий: прогибы консольных рессор 5 должны соответствовать осадкам натурного основания; нормальные напряжения в консольных рессорах 5 не должны превьииать предела пропорциональности, а фибровые деформации быть достаточными для надежной фиксации их тензодатчиками на всех ступенях загружения. Для исключения искажений при исследовании модели сопряжения вертикальных штоков 8 с моделью и консольными рессорами 5 выполнены шарнирными. Опоры 6 консольных рессор 5 крепятся к подвижным балкам 7 при помощи болтов и могут перемещаться вдоль подвижных балок 7. что позволяет менять выле-т рессор (расстояние от защемления до точки опирания вертикального штока) и соответственно жесткость моделируемого основания. Для имитации неравнамерных деформаций основания (уступы, кривизна, наклоны ) подвижные балки 7 установлены в направляющих шпильках 10 с возможностей регулирования положения в вертикальной плоскости при помощи регулировочных гаек 11. Нелинейные свойства основания имитируются при помощи подвижных при грузов 12, связанных с консольными рессорами 5 при помощи серьг 13 и подвесок I. Для замера деформаций консольных рессор 5 они снабжены датчиками 15 деформаций, Стенд работает следующим образом. Перед началом исследований производится тарировка каждой консольной рессоры 5 (фиг. k, прямая а) и определение зависимости (P) для модельного основания (фиг. k, кривая). Модель устанавливается на вертикальные штоки 8 и нагружается пригрузом 3, имитирующим нагрузку от собственной массы N. Нагрузка передается через вертикальные штоки 8 на консольные рессоры 5, по деформациям которых определяются величины сосредоточенных сил, имитирующих реактивный отпор основания Р, При помощи подвижных пригрузок 12 прогибы консольных рессор 5, соответствующие данной нагрузке Р, приводятся в соответствие с осадками нелинейно деформирующегося основания Si. Используя известную формулу сопромата, .определяется величина необходимого пригрузаДР

5„, еЪЪ

01

(при J aCOnSt),

,ЛР.48:

где I- номер консольной рессоры;

Sjj. - величина остаточных де фор- маций грунта, соответствующая данному уровню нагружения;Е - модуль упругости материала

консольных рессор;, Ь и fi - ширина и высота консольных

рессор;

Е - плечо пригруза ДР , либо величина плеча пригрузадР| при постоянной величине ДР.

5.EtV

е.

4дР| :

При действии моментной нагрузки М имитируемой грузом 2, или имитации неравномерных деформаций основания при помощи подвижных балок 7 производится дальнейшая корректировка прогибов консольных рессор.5, соответствующая новому уровню нагружения, при помощи подвижных пригрузов 12. Консольные рессоры 5 находящиеся в зоне разгрузки, разгружаются с корректированного состояния (фиг.4 точка 1) и их прогий) соответствуют осадкам основания при разгрузке. Таким образом при помощи упругих рессор 5 имитируются неупругие свойства

основания при различных .сочетаниях нагрузок и деформационных воздействий основания (уступ, наклон, криЮ13на}, что позволяет получить более точную картину напряженно-деформированного состояния моделей стро ительных конструкций и рационально запроектировать конструкцию.

Параметры консольных рессор определя.ются системой уравнений

.c

ьъЪЬ г

де b и h - соответственно ширина и : высота консольной рессоры;

. t - расстояние от заделки консольной рессоры до точки опирания штока; .. гр грузовая площадь фундамента модели, приходящаяся на одну рессору; С - коэффициент жёсткости натурного основания; К :- множитель подобия коэффициентов жесткости на турного и модельного оснований;Е - модель упругости матери. ала рессоры;

d величина нормальных напряжений в консольной

рессоре, не превышающая предела пропорциональности;

Si - максимальная, осадка модельного основания.

/

о

/

1

4V

7

fy

(

х

-4т

5

//

/

:z

vgf

X//

./

.

гг-ог гйЗйг:

.

.

-/ffff