Устройство для определения сил трения между грунтом и конструкцией сооружения Советский патент 1987 года по МПК G01N33/24 

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для исследования физико-механических свойств грунта при его взаимодейст- вии с сооружениями, и может быть использовано для определения сил трения между грунтом и заглубленными конс рукциями сооружений, при распространении в грунте сейсмических волн от нагрузки в виде импульса.

Цель изобретения - повьшение точности определения и приближение условий испытаний к натурным.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 - pasipes А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - раЗ;рез Б-Б на фиг. 2.

Устройство включает камеру 1 для раз;мещения грунта 2 и модели конструкции 3 с подвижными 4 и неподвижными 5 стенками, установленную на опорной плите 6, имеющей прорезь под модель конструкции 3, нагрузочное приспособление в виде горизонтальной плиты 7 и приставки из верхних 8 и нижних 9 клиньев, фиксаторы 10 горизонтального смещения верхних клиньев 8 и приборы для измерения нормальных и сдвиговых усилий - динамометры П и 12 соответственно. Горизонтальная плита 6 имеет втулку 13 с заглушкой 14 и вкладышем 15, Камера i снабжена крьш1кой 16 и зажимами 17 для фиксирования ее на опорной плите 6. Динамометр 12 установлен в низщей части втулки 13 с зазором относительно заглушки 14 для размещения вкладыша 15, выполненного из материала с дискретно-переменным модулем упругости, например резины или стали. Неподвижные стенки 5 камеры 1 установлены на опорной плите 6 с уклоном наружу под углом к вертикали. Торцы модели конструкции 3, соприкасающиеся с неподвижными стенками 5, имеют тот же уклон, что снимает трение между ними.

Устройство работает следующим образом. I

.: камеру 1 (без крьш1ки 16) со вспомогательным сплошным днищем (не показано) устанавливают модель конструкции 3 и слоями укладывают грунт 2 с заданной плотностью и влажностью. При этом поверхность контакта модели конструкции 3 с неподвижными стенками 5 покрывают слоем технического вазелина. После снятия вспЬмогатель10

5

20

25

ного днища камеру 1 закр.Шстют крышкой 16, фиксируют тягами и зажимами 17 на опорной плите 6.

Затем устанавливают обе пары клиньев 8 и 9, динамометр 11, фиксаторы 10 и динамометр 12. На верхних клиньях 8 закрепляют горизонтальную плиту 7. Предварительно путем перемещения по резьбе заглушки 14 и укладки под нее опорных шайб добиваются необходимой величины зазора между динамометром 12 и заглушкой 14 для установки вкладьш1а 15 нужной высоты и жесткости.

Смещением фиксаторов 10 обжимают грунт на контакте с моделью конструкции 3 до величины природного бокового давления. После импульсного воздействия, например удара копра по заглушке 14, происходит вертикальное смещение горизонтальной плиты 7 и верхних клиньев 8 вниз, что, ввиду наличия фиксатора 10, вызывает горизонтальное смещение нижних клиньев 9 в сторону динамометра 11 и подвижных стенок 4. Чер ез эти детали на грунт передается динамическая нормальная сила, а на контакте грунта 2 и модели конструкции 3 создается равномерно распределенное динамическое нормальное давление. Под действием этого давления происходит обжатие грунта 2 и уменьшение его толщины. Сдвиговую нагрузку после воздействия передают

35 на модель конструкции 3 заглушкой 14 через вкладьш 15 и динамометр 12.

Изменением высоты вкладьш1а 15 (зазора при его отсутствии) регулируют величину нормального давления в мо40 мент нагр5 жения модели конструкции 3 динамической сдвигающей нагрузкой. При непосредственном контакте заглушки 1 4 и динамометра 12 через вкладьш: 15 обе нагрузки прикладываются одно45 временно и сдвиг модели конструкции 3 по грунту 2 происходит в условиях повьш1ающегося нормального и сдвигающего усилий.

CQ При отсутствии вкладьш1а 15 (нулевой жесткости) , вначале происходит динамическое обжатие грунта 2 нормальной силой, а после смещения горизонтальной плиты 7 вниз на высоту

ГС зазора начинается динамическое на- гружение модели конструкции 3 сдви- гающим усилием.

В случае применения вкладышей 15 с модулем упругости, отличным от мо30

312

дуля упругости металла, достигают различного темпа нагружения касательными напряжениями.

Ограничивая величину вертикального смещения горизонтальной плиты 7, получают нужную величину максимальной нормальной силы. Применение устройства позволяет повысить точность, приблизить условия испытаний к натурным путем изменения режима и скорости нагружения модели конструкции сдвигающей силой, за счет конструктивного выполнения нагрузочного нри- способления с применением вкладышей различной жесткости и высоты, а также снятия трения между неподвижными ртенками камеры и моделью конструкции.

Формула изобретения

1, Устройство для определения сил трения между грунтом и конструкцией сооружения, включающее камеру для размещения грунта и модели конструкции с подвижными и неподвижными стенками, установленную на опорной плите с прорезью под модель констрзгкции, .нагрузочное приспособление, приборы для измерения сдвиговых и нормальных усилий отличающееся тем,

А-А

что, с целью повышения точности определения и приближения условий испытаний к натурным, нагрузочное приспособление выполнено в виде горизонтальной плиты и приставки из верхних и нижних клиньев, установленных с возможностью перемещения относительно друг друга, а опорная плита выполнена с направляющими для размещения нижних клиньев, при этом горизонтальная плита снабжена втулкой с разме- ; щенными ,в ней заглушкой и вкладьшем и оперта на верхние клинья, установленные с возможностью фиксирования от горизонтального смещения а нижние клинья через приборы для измерения нормальных усилий взаимодействуют с подвижными стенками камеры, причем прибор для измерения сдвигающих уси- ЛИЙ установлен в нижней части втулки с зазором относительно заглушки для размещения вкладьппа, выполненного из материала с дискретно-переменным модулем упругости, а подвижные стенки камеры установлены на опорной плите с уклоном наружу под углом ,)i6l° к вертикали,

2, Устройство по п. 1, о т л и - чающееся тем, что вкладьш вьшолнен из резины или стали.

6-5

,77

фиг.г

ВНИИПИ Заказ 613/52 Тираж 777 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изоб{зетение относится к строительству и может быть использовано для определения сил трения между грунтом и заглубленными конструкциями сооружений при распространении в грунте сейсмических волн от импульсных нагрузок. Целью изобретения является повышение точности определения и приближение условий испытаний к натурным. Устройство содержит камеру 1 с подвижными 4 и неподвижными 5 стенками для размещения грунта 2 и модели конструкции 3, установленную на опорной плите 6, Нагрузочное приспособление выполнено в виде горизонтальной плиты 7 и приставки из верхних 8 и нижних 9 клиньев, установленных между опорной плитой 6 и горизонтальной плитой 7 с возможностью перемещения относительно друг друга. Горизонтальная плита 7 снабжена втулкой Г3,в которой установлены заглушка 14 и вкладьш 15 из материала с перемен- ным модулем упругости. При нанесении удара по заглушке 14 происходит смещение вниз горизонтальной плиты 7 и верхних клиньев 8, что вызывает горизонтальное смещение нижних клиньев 9 и связанных с ними через динамометры 11 подвижных стенок 4, передающих динамическое нормальное давление на грунт 2. Динамическое сдвиговое усилие на модель конструкции 3 передается через заглушку 14, вкладыш 15 и динамометр I2. Изменением жесткости вкладьша 15 достигают различного темпа нагружения сдвигающей нагрузкой и различной величины нормального усилия в момент начала сдвига модели конструкции 3. Наклон торцовых поверхностей модели конструкции 3 и неподвижных стенок 5 камеры 1 наружу под углом к вертикали снимает трение между ними. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.: i (Л С rf 15 ел со DO СО