Устройство для испытания сооружений Советский патент 1988 года по МПК E02D33/00 

Изобретение относится к испытанию сооружений, предназначенных для строительства в сложных инженерно-геологических условиях, характеризующихся нерегулярными сосредоточенными неравномерными деформациями грунтового основания.

Цель изобретения - автоматическое ре- гу,1ирование и повышение точности деформирования основания при испытании сооружений.

На фиг. 1 изображено расположение 10 няться термоэлектрическая система термоопорной подущки под сооружением, план;компенсация жидкости или уравновешенная на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - система с термометрами сопротивления. Смесительная емкость может выполняться разделенной на любое количество отсеков с попринципиальная схема устройства для испытания сооружений для одного отдельного изолированного отсека; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3.

Устройство для испытания сооружения 1, возведенного на грунтовом основании 2, содержит опорную подушку, размещенную в грунтовом основании 2, разделенную на от15

мощью перегородок, с устройством корпуса

25

30

35

стен в виде жестких гармонично соединяющихся элементов или в виде гибких, например, резиновых частей. В рабочем состоянии смесительная емкость может быть частично или полностью заполнена водой. При этом,

дельные изолированные отсеки 3, заполнен- 20 может находиться под любым допустимые растворимым в воде материалом 4. В мым для системы давлением в зависимости каждом изолированном отсеке 3 в слое раст- от режима движения жидкости, циркулирую- воримого материала 4 расположен U-образ- щей через U-образную горизонтальную тру- ный перфорированный трубопровод 5, включенный при помощи соединительных трубопроводов 6 в замкнутую систему со смесительной емкостью 7, насосом 8 и измерителем плотности 9 на подающей ветви насоса 8 через гибкие сильфоны 10. В смесительную емкость 7 при помощи соединительных трубопроводов 6 выполнены ввод регулятора подачи воды И от подающего резервуара 12 для воды и вывод регулятора расхода насыщенного раствора 13 через измеритель расхода жидкости 14 в сливной резервуар 15. Измеритель плотности 9 содержит U-образ- ную горизонтальную трубу 16, жестко за- I крепленную в траверсе 17 с осью, обеспечивающей свободный поворот трубы 16 в вертикальной Плоскости, сильфон обратной связи 18, управляющий вторичный прибор 19, пневматическое реле 20 с мембранным усилителем 21, подклю Генным к блоку питания 40 тельно вынесены за пределы этой площади, воздухом 22. Горизонтальная труба 16 связана с уравновещивающей пружиной 23, гидравлическим демпфером 24, заслонкой 25 пневматического реле 20 и сильфоном обратной связи 18. Траверса 17 имеет рычаг 26 с настроечными грузами 27. Управляющий вторичный прибор 19 связан с сильфоном обратной связи 18, мембранным усилителем 21, регулятором подачи воды 11 и регулятором расхода насыщенного раствора 13. Насос 8 соединен с системой отключения 28 устройства, которая снабжена управляющей связью с измерителем расхода жидкости 14.

Перфорированный трубопровод 5 может быть заполнен крупнозернистым, сыпучим и

нерастворимым в воде материалом 29. Сме- 55 мого основания, намечают количество удаляе- сительная емкость 7 может быть выполнена мого растворимого в воде материала 4 в каж- с перегородками 30 и снабжена системой дом отдельном изолированном отсеке 3 опор- термокомпенсации в виде температурных ной подущки и соответствующее ему колибу 16 измерителя плотности 9, причем регуляторы подачи и расхода воды могут работать синхронно или асинхронно. В последнем случае регулятор расхода может отсутствовать, а его функцию может осуществлять клапан предельного давления, поплавковый клапан и другие устройства, срабатывающие на момент подачи порции воды.

Часть грунтового основания 2, расположена на опорной подушке из изолированных отсеков 3 может иметь различные физико-механические характеристики и мощность, определяемые из условий испытаний и достигаемые любыми известными строительными методами, например, трамбованием или укладыванием дорожными катками.

Отдельные изолированные отсеки 3 могут быть расположены в пределах площади застройки сооружений или могут быть дополниУправляющие связи между вторичным приборой 19 и регуляторами подачи воды 11 и расхода насыщенного раствора 13, а также между измерителем расхода жидкости 14 и системой отключения 28 могут быть построены на различной физической основе ( матической, электрической, механической, оптической и т. д.).

Устройство для испытания сооружений гп работает следующим образом.

В соответствии с программой исследований по определению напряженно-деформированного состояния испытываемых сооружений в условиях точного задания натурных конкретных деформаций подрабатьшаедатчиков 31 с нагревательными элементами 32, соединенных с прибором для поддержания температуры 33.

Нерастворимый в воде заполнитель 29 перфорированного трубопровода 5 может быть принят в виде гравия, щебня из природных каменных материалов, или в виде гранул из искусственных материалов (шлаков, полимеров, стекла).

В смесительной емкости может приме

мощью перегородок, с устройством корпуса

стен в виде жестких гармонично соединяющихся элементов или в виде гибких, например, резиновых частей. В рабочем состоянии смесительная емкость может быть частично или полностью заполнена водой. При этом,

может находиться под любым допустимым для системы давлением в зависимости от режима движения жидкости, циркулирую- щей через U-образную горизонтальную тру- тельно вынесены за пределы этой площади,

бу 16 измерителя плотности 9, причем регуляторы подачи и расхода воды могут работать синхронно или асинхронно. В последнем случае регулятор расхода может отсутствовать, а его функцию может осуществлять клапан предельного давления, поплавковый клапан и другие устройства, срабатывающие на момент подачи порции воды.

Часть грунтового основания 2, расположена на опорной подушке из изолированных отсеков 3 может иметь различные физико-механические характеристики и мощность, определяемые из условий испытаний и достигаемые любыми известными строительными методами, например, трамбованием или укладыванием дорожными катками.

Отдельные изолированные отсеки 3 могут быть расположены в пределах площади застройки сооружений или могут быть дополни может находиться под любым допустимым для системы давлением в зависимости от режима движения жидкости, циркулирую- щей через U-образную горизонтальную тру- тельно вынесены за пределы этой площади,

мого основания, намечают количество удаляе- мого растворимого в воде материала 4 в каж- дом отдельном изолированном отсеке 3 опор- ной подущки и соответствующее ему колиУправляющие связи между вторичным приборой 19 и регуляторами подачи воды 11 и расхода насыщенного раствора 13, а также между измерителем расхода жидкости 14 и системой отключения 28 могут быть построены на различной физической основе ( матической, электрической, механической, оптической и т. д.).

Устройство для испытания сооружений работает следующим образом.

В соответствии с программой исследований по определению напряженно-деформированного состояния испытываемых сооружений в условиях точного задания натурных конкретных деформаций подрабатьшае

чество насыщенного раствора от нулевых до максимально необходимых значений.

Перед сборкой устройства для испытания сооружений тарируют измеритель плотности 9, для чего U-образную трубу 16 заполняют водой из резервуара 12 и настраивают ее в горизонтальное положение при помощи уравновешивающей пружины 23 (грубо) и настроечных грузов 27 (точно). После выведения трубы 16 в горизонтальное положение плотность жидкости соответствует нижнему пределу шкалы управляющего вторичного прибора 19, а давление сжатого воздуха на выходе из мембранного усилителя 21 соответствует минимальному значению.

Далее для каждого отдельного изолированного отсека 3 опорной подущки выполняют сбоку устройства для испытания сооружений и предварительную подготовку, состоящую в том, что систему отключения 28 устанавливают на необходимую величину вынужденной деформации грунтового основания 2 через управляющую связь с измерителем расхода жидкости 14 по количеству насыщенного раствора, определенного для пропускания в сливную емкость 15, кратковременно включают насос 8, подключают прибор для поддержания температуры 33 и прокачивают насыщенный раствор из смесительной емкости 7 через трубопроводы 6, измеритель плотности 9,- перфорированный трубопровод 5 с возвратом насыщенного раствора в смесительную емкость 1. При этом происходит заполнение насыщенным раствором трубопроводов 6 и U-образной горизонтальной трубы 16, вытеснение пузырьков воздуха из пор растворимого материала 4 и перфорированного трубопровода 5, остав- щегося там после монтажа и начальной заливки изолированных отсеков 3 насыщенным раствором, а также выравнивание температуры насыщенного раствора в циркулирующей системе устройства и доведение ее до заданного значения. И так достигается начальная стабилизация устройства перед началом испытания сооружения, после чего насос 8 отключают, прибор для поддержания температуры 33 при помощи нагревательного элемента 32 оставляют включенным для сохранения заданной температуры. Причем измеритель плотности 9 фиксирует для данного растворимого материала 4 максимальную плотность раствора. При этом, U-образная тру.ба 16 находится в горизонтальном положении, давление на входе мембранного усилителя 21 подается от блока питания воздухом 22, а давление на выходе из мембранного усилителя 21 и соответ- ственно в сильфоне обратной связи 18 и управляющим вторичном приборе 19 равно максимальному значению.

Таким образом, устройство для испытания сооружений подготовлено к дальнейшей автоматической работе.

0

5

5

5 / 5

0

0

5

0

Деформирование основания 2 под испытываемым сооружением 1 Б автоматическом режиме осуществляют повторным включением насоса 8. При этом, моменту циркулирования насыщенного раствора в системе соответствует сигна.т от вторичного прибора 19 через управляющую связь на регулятор подачи воды 11, который пропускает порцию зоды из подаюидего резервуара 12 в смесительную емкость 7. Поступающая вода уменьшает плотность раствора в циркулирующей системе, в том числе снижает вес LI-образ- ной трубы 16 исполнительного блока измерения плотности 9, который срабатывает следующим образом. Его подвижная система выходит из равновесного горизонтального состояния под действием уразновещиваю- щей пружины 23 и настроечных грузов 27, при этом U-образная труба 16 поворачивается вверх на оси траверсы 17 и заслонка 25 открывает сопло на пневматическом реле 20. 0 Последнее через мембранн Й усилитель 21 уменьшает давление в сильфоне обратной связи 18 и вторичном приборе 19, который при уменьшении плотности циркулирующего раствора от насыщенного состояния отключает регулятор подачи воды 11 и регулятор расхода, насыщенного раствора 13 через управляющую связь. Циркулирование ненасыщенного раствора через отдельные изолированные отсеки 3, приводит к увеличению общего веса U-образной трубы 16, которая поворачивается вниз и заслонкой 25 фикры- вает сопло на пневматическом реле 20. В сильфоне обратной связи 18 давление воздуха возрастает до момента пока усилие, развиваемое сильфоном 18, не уравновесит приращение веса. Это повторяется до тех пор, пока давление в сильфоне обратной связи не достигнет своего максимального значения, при котором U-образная труба 16 снова займет горизонтальное положение, а плотность циркулирующего раствора не достигнет насыщенного состояния, при котором снова управляющий вторичный прибор 19 через управляющую связь включит регулятор подачи воды 11 и регулятор расхода насыщенного раствора 13, в результате чего произойдет снова пропускание воды из подающего резервуара 12 в смесительную емкость 7 и одновременно пропускание равной порции насыщенного раствора в сливной резервуар 15 через измеритель расхода жидкости 14, соединенный управляющей связью с системой отключения 28, срабатывающей после накопления заданного количества насыщенного раствора и отключающей после этого насос 8. Таким образом, из каждого изоли- ров анного отсека 3 опорной подушки удаляют необходимое количество растворимого в воде материала 4, обуславливающее деформирование грунтового основания 2 на котором установлено испытываемое сооружение 1.

Устройство для испытания сооружений

также применимо для целей выравнивания не только для вновь проектируемых сооружений, но и для существующих, так как позволяет подводить отдельные изолированные отсеки под существующие фундаменты сооружений любыми известными способами.

По своей технической сущности устройство для испытания сооружений позволяет создавать деформации грунтового основания по форме, величине и во времени в точном подобии с натуральными проявлениями деформаций основания от реальных горных подработок с полной имитацией вертикальных и горизонтальных сдвижений земной поверхности, соблюдением переменной скорости деформирования и остановок в процессе сдвижения в соответствии с реальными многократными подработками и прочими факторами имеющими место в натуральных условиях.

Предлагаемое условие для испытания сооружений, кроме автоматического регулирования и повыщения точности деформирования основания, обеспечивает проведение испытаний и выравнивание сооружений с незначительными материальными трудовыми и энергетическими затратами, а также прак10

Формула изобретения

. Устройство для испытания сооружений, включающее опорную подущку, разделенную на отдельные отсеки, заполненные растворимым в воде сыпучим материалом и соединенные трубопроводами в замкнутую систему с насосом и резервуаром для воды, и измеритель плотности, отличающееся тем, что, с целью автоматического регулирования и повыщения точности деформирования основания при испытании сооружений, устройство дополнительно снабжено смесительной емкостью, сливным резервуаром и системой отключения, а каждый отсек опорной по- , дущки выполнен с U-образным перфорированным трубопроводом, размещенным в растворимом материале и соединенным с измерителем плотности и смесительной емкостью, при этом последняя соединена с резервуаром для воды через регулятор подачи воды, связанный с измерителем плотности, и со сливным резервуаром - через измеритель расхода жидкости, связанный с системой отключения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем.

20

тически при всех проводимых операциях не что U-образный перфорированный трубопродает побочных вредных отходов, не загрязняет окружающей среды и не создает недопустимого шума в рабочей зоне, что очень важно для обеспечения нормальной жизни населения при проведении работ в жилых кварталах. В техническом плане применение устройства для испытания сооружений позволяет определить действительное влияние деформаций земной поверхности на на- пряжепно-деформированное состояние соорувод заполнен крупнозернистым сыпучим и нерастворимым в воде материалом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смесительная емкость снабжена систе- ,„ мой термокомпенсации жидкости.

4.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смесительная емкость выполнена переменного объема.

5.Устройство по п. 1, отличающееся тем,

I жения и на основании этого уточнить ме- что оно снабжено регулятором расхода насы- Iтодики расчета конструктивных элементов и щенного раствора, установленным между

смесительной емкостью и измерителем расхода жидкости и связанным с измерителем плотности.

конструкции сооружении, возводимых на неравномерно деформирующихся основаниях.

0

Формула изобретения

. Устройство для испытания сооружений, включающее опорную подущку, разделенную на отдельные отсеки, заполненные растворимым в воде сыпучим материалом и соединенные трубопроводами в замкнутую систему с насосом и резервуаром для воды, и измеритель плотности, отличающееся тем, что, с целью автоматического регулирования и повыщения точности деформирования основания при испытании сооружений, устройство дополнительно снабжено смесительной емкостью, сливным резервуаром и системой отключения, а каждый отсек опорной по- дущки выполнен с U-образным перфорированным трубопроводом, размещенным в растворимом материале и соединенным с измерителем плотности и смесительной емкостью, при этом последняя соединена с резервуаром для воды через регулятор подачи воды, связанный с измерителем плотности, и со сливным резервуаром - через измеритель расхода жидкости, связанный с системой отключения.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем.

0

что U-образный перфорированный трубопровод заполнен крупнозернистым сыпучим и нерастворимым в воде материалом.

3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что смесительная емкость снабжена систе- мой термокомпенсации жидкости.

Изобретение относится к испытаниям сооружений, предназначенных для строительства в сложных инженерно-геологических условиях, характеризующихся нерегулярными сосредоточенными неравномерными деформациями грунтового основания. Цель изобретения - автоматическое регулирование и повышение точности деформирования основания при испытании сооружений. Устройство содержит опорную подушку, разделенную на отдельные изолированные отсеки 3, заполненные растворимым в воде сыпучим материалом 4 и соединенные трубопроводами в замкнутую систему с насосом 8 и резервуаром 12 для воды и измеритель Йя.З плотности. Дополнительно устройство снабжено смесительной емкостью 7, сливным резервуаром 15 и системой 28 отключения. Каждый отсек 3 выполнен с U-образным перфорированным трубопроводом 5, размеш,енным в растворимом. материале 4 и соединенным с измерителем 9 плотности и смесительной емкостью 7. Последняя через регулятор 11 подачи воды соединена с резервуаром 12, а через измеритель 14 расхода жидкости - со сливным резервуаром 15. Устройство также имеет регулятор 13 расхода насыш,енного раствора, установленный между смесительной емкостью 7 и измеритель 14 расхода жидкости, связанный с системой 28 отключения. Регуляторы подачи воды и расхода насыщенного раствора связаны с измерителем плотности. Смесительная емкость 7 снабжена системой термокомпенсации жидкости и выполнена переменного объема. U-образный перфорированный трубопровод 5 заполнен крупнозернистым сыпучим и нерастворимым в воде материалом 29. Опорную подушку размещают в грунтовом основании, на котором размещено испытываемое сооружение. Деформирование основания в автоматическом режиме осуществляют повторным включением насоса 8, создающего циркуляцию насыщенного раствора в замкнутой системе. 4 з. п. ф-лы, 4 ил. S (Л со со со оо со со

/1

Г

у////

/// /// /// /// ///

/ у

/ /// /// /// /// /// /// /// ///

//// /// /// /// /// /// X

T-T-V

2 2 2/

/// ///7// у /у

/// ///

.е

/ ///

yvi

Фи.г

J

т

4 5

ФигЛ

19