Способ определения упругих и демпфирующих характеристик грунта Советский патент 1991 года по МПК E02D1/00 

Изобретение относится к строительству, а именно к исследованиям грунтовых оснований для оценки их упругих и демпфирующих свойств.

Цель изобретения - сокращение времени определения и повышение точности.

На чертеже изображена схема системы грунт-опора.

Способ реализуют с помощью агрегата с гидроопорой, который содержит управляющий золотник 1, гидроцилиндр 2, подвеску 3 агрегата, опору 4 агрегета. Модель грунта представлена в виде упругого 5 и демпфирующего 6 элементов.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно составляют математическую модель, описывающую взаимосвязь

параметров движения опоры, нагружающей грунт, в качестве которых выбирают коэффициент жесткости Kz и демпфирования Bz основания. Эту модель представляют в виде уравнений:

mi i Fp + ci (хю - xi)-G;

Вгх г + Кг Х2 FP

y KxY-KpP-F(xi+x 2);(1)

о ел о о VI ю

ci(xio - xi i) 0 при х Ј хю, х

Х1 + Х2;

р Го

где m - приведенная к опоре масса агрегата: G - нормальная сила от агрегата, действующая на опору;

F - площадь поршня опоры;

- P2. Pi и PZ - давления в полостях гидроцилиндра опоры;

ci - жесткость подвески колес агрегата;

хю - предварительное обжатие подвески агрегата;

xi - перемещение опоры и рамы агрегата;

Х2 - перемещение пяты опоры при деформации грунта;

х - перемещение поршня относительно гидроопоры;

W - объем жидкости в полости гидроцилиндра;

Е - объемный модуль упругости жидкости;

Кх - коэффициент усиления золотника по расходу;

Кр - коэффициент усиления золотника по давлению;

У - перемещение золотника;

С,- длина полости золотника;

Ро - давление питания гидроцилиндра;

р - плотность жидкости.

Для определения Kz и Bz находят связь между этими параметрами и параметрами движения опоры х, х, t путем проведения полного факторного эксперимента (ПФЭ) и математической модели, описываемой системой уравнения (1). При проведения ПФЭ в качестве исследуемых принимают пара- метры Kz, Bz и время t. В кодированном виде представляют их в качестве параметров zi, Z2. гз. Проводят ПФЭ с факторами, каждый из которых варьируется в уровнях для реализации эксперимента ста- вят u q 8 опытов.

Для введения элементов случайности устанавливают случайную последовательность проведения опытов: 7,3,5,3,1,8,4,2,6,5,6,7,4,2,1,8. Параллельные опыты предусматривают для оценки воспроизводимости и проведения статистических оценок. Проводя ПФЭ по двум критериям, по перемещению и средней скорости перемещения опоры в грунте определяют по восьми опытам значения по каждому критерию. С помощью плана ПФЭ из восьми опытов получают модель из восьми независимых коэффициентов регрессии соответственно для перемещения и средней скорости перемещения опор:

X Ьо + blZ1 + D2Z2 + b3Z3 + D12Z1Z2 + t 13Z1Z3 + 023Z2Z3 + bl23Z1Z2Z3;

x a0 + aizi - 32Z2 + азгз н ai2ZU2 + ais zi

Z3 +323Z2Z3 + 3123Z1Z2Z3,

где aobo, ai, bi, 32, 02, ai2, bi2, ais. Ьтз, b23 - коэффициенты в уравнениях регрессии;

zi - кодированные значения коэффициента жесткости основания;

Z2 - кодированное значение коэффициента демпфирования основания;

гз - кодированное значение времени нагружения;

х - перемещение опоры в грунте,

х - средняя скорость перемещения опоры за время t.

Коэффициенты уравнений регрессии определяются формулами (1):

bt 1/N 2 zij xj ;ai 1/N Ј zij xj, (3) j -1 .1

где N - число опытов ПФЭ;

п -количество факторов;

I 0. п - номер фактора;

I 0,N - номер опыта.

По полученным значениям отзывов вычисляют для данного агрегата коэффициенты в уравнениях регрессии, представляют их в систему уравнений (2), получают уравнения регрессии, позволяющие по перемещению, средней скорости перемещения и времени нагружения определять коэффициенты жесткости и демпфирования на любом грунте по формулам:

Kz

(b2+D23t)Bz+bo-X.

bl-bl3t-bl2 B2

(4)

В:

-f-HJ«-4felЈ

2I0 где fo a2 bi2-ai2CZ;

fl 32 C4 + C1 C2 - C3 312 - CO 62,

(2 ci сз - со С4; со ao + аз t - x; ci ai + ais t;

C2 b2 + b23 t;

сз bo - x;

C4 bi + bl3t.

При полевых определениях Kz и Bz производят нагружение грунта опорой агрегата монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени t, величина которого находится внутри временного интервала, используемого в уравнениях регрессии (2), и вычисляют среднюю скорость перемещения опоры в грунте (х). Kz и Bz определяют по формулам (4). В случае применения авматизированной системы измерения и обработки измеренных данных непосредственно на месте испытания получают данные об упругих и демпфирующих характеристиках грунта и судят о пригодности исследуемой площадки для работы агрегата, что существенно повышает оперативность способа.

Формула изобретения Способ определения упругих и демпфирующих характеристик грунта, включающий установку на грунт штампа, нагружение его, измерение перемещений грунта нагрузкой и расчет характеристик грунта по полученным данным, отличающийся тем,

что, с целью сокращения времени определения и повышения точности, в качестве штампа используют опору агрегата, предварительно проводят полный факторный эксперимент, по которому составляют регрессивную модель монотонно возрастающего нагружения грунта опорой по известным прочностным характеристикам в виде уравнений регрессии и определяют коэффициенты этих уравнений, а нагружение грунта опорой производят монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени, величина которого находится внутри временного интервала, используемого в уравнениях регрессии, и вычисляют среднюю скорость перемещения грунта, после чего определяют коэффициенты жесткости и демпфирования по формулам:

(b2+b23t)Bz-fbo-X . Dl-D13t- bl2 Bz

Kz

g-Pi4№-4fel8

22 fo

где Kz - коэффициент жесткости;

Bz коэффициент демпфирования;

(Ь 32 012 - 312 С2:

ll 32 С4 + С1 С2 - СЗ 312 - Ср 012:

fe С1 СЗ - СО С4,

со ао + аз t - х; ci ai + ai3t;

С2 Ь2 + D23 t;

сз Ьо-х;

C4 bi + bi3t;

x - стабилизированнэя величине перемещений грунта, м;

х - средняя скорость перемещений грунте, м/с;

t - время нагружения грунта опорой, с; ao,bo,ai,bi,32,b2,3i2.bi2,ai3.bi3.b23 - коэффициенты в уравнениях регрессии.

Изобретение относится к строительству, а именно к определению упругих и демпфирующих свойств грунтовых оснований. Цель изобретения - сокращение времени определения и повышение точности. 8 способе определения упругих и демпфирующих характеристик грунта в качестве нагружающего штампа используют опору агрегата, причем предварительно составляют математическую модель, описывающую взаимосвязь параметров движения опоры, нагружающей грунт и его упругих и демпфирующих характеристик К и Bz, для определения которых проводят полный Факторный эксперимент. В результате эксперимента определяют коэффициенты уравнений регрессии (УР). Нагружение грунта производят монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени, величина которого находится во временном интервале, используемом в УР, и вычисляют среднюю скорость перемещения грунта. По измеренным данным вычисляют Kz и Bz по преобразованным из УР формулам, приведенным в описании. 1 ил. ел с

Сливная магистраль

Составитель Г.Мартынова Редактор М.ПетроваТехред М.МоргенталКорректор М.Шароши

т

ШЩШг

1

S///////7/77/7/////////////77/