Опора экспериментального стенда Советский патент 1982 года по МПК G01M5/00 

(54) ОПОРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА

Изобретение относится к области экспериментальных испытаний строительных конструкций, в особенности возводимых на неравномерно деформируемых искривляемых основаниях и может быть использовано при испытании конструкций зданий и сооружений, возводимых на просадочных, вечномёрзлых грунтах и на подрабатываемых территориях для моделирования их основания. Известна опора экспериментального стенда для моделирования деформируемого основания зданий и сооружений, включающая опорную площадку с упругим основанием на подвижных опорах, устройства замера вертикальных деформаций и регулирования высоты 1 . Однако эта опора предназначена для моделирования только линейно-упругих вертикальных деформаций основания и поэтому имеет ограниченную область использования. Наиболее близкой к предложенной является опора экспериментального стенда для моделирования деформируемого- основания зданий и сооружений, содержащая размещенные на . корпусе приспособления для создания нелинейно-упругих деформаций и деформаций нелинейной ползучести. опорную площадку, механизм подъема и измерительные приспособления 2. Однако в известном устройстве для создания велинейно-упругих деформаций опоры служат два последовательно соединенных устройства, связанных при помощи сменных деталей. Наличие сменных деталей обусловливает необходимость снятия нагрузки с опоры при перестановке этих деталей, что повыщает трудоемкость эксперимента и усложняет эксплуатацию опоры. Деформации изгибаемых элементов указанных устройств, определяющие собой упругие деформации опоры, нелинейно зависят от нагрузки, приложенной к опоре, лищь при таких величинах этих деформаций, при которых появляется свойство геометрической нелинейности изгибаемых элементов. При малых же величинах деформаций эта зависимость имеет линейный характер, при этом чем больще жесткость изгибаемых элементов, тем устойчивее линейная зависимость деформаций от нагрузки. Поэтому известная опора может быть использована для моделирования нелинейно-упругих деформаций грунтового основания только при

малой жесткости изгибаемых элементов, а это ограничивает величину прикладываемой к опоре нагрузки.

Конструктивное решение связи между устройствами, создающими нелинейно-упругие деформации и деформации нелинейной ползучести, исключает возможность моделирования только нелинейно-упругих деформаций основания, что ограничивает область использования известной опоры.

Цель изобретения-обеспечение нелинейной, зависимости уЬругих деформаций опоры от действующей на нее нагрузки во всем диапазоне изменения деформаций и упрощения эксплуатации опоры, а также обеспечение возможности создания только нелинейно-упругих деформаций.

Цель достигается тем, что в опоре экспериментального стенда для моделирования деформируемого основания зданий и сооружений, содержащей размещенные на корпусе приспособления для создания нелинейно-упругих деформаций и деформаций нелинейной иолзучести, опорную площадку, механизм подъема и измерительные приспособления, корпус опоры смонтирован на механизме подъема, приспособление для созДания деформаций нелинейности ползучести выполнено в виде гидроцилиндров со щтоками и подвижными упорами, симметрично расположенных по обе стороны относительно приспособления для создания нелинейно-упругих деформаций, причем последнее выполнено в виде симметрично расположенных наклонных относительно вертикальной оси механизма подъема стержней с регулируемрй длиной, верхние концы которых шарнирно соединены с опорной площадкой, а нижние концы - с подвижными в горизонтальном направлении тележками, взаимодействующими посредством цилиндрических пружин с упорами приспособления для создания деформирующей нелинейной ползучести.

При этом корпус снабжен ограничителями перемещений упоров и болтами для крепления упоров к корпусу.

На фиг. 1 показана конструктивная схема предлагаемой опоры; на фиг. 2 - фрагмент устройства для создания деформаций нелинейной ползучести.

Опора экспериментального стенда содержит наклонные стержни 1, щарнирно соединенные верхними концами с опорной площадкой 2, а нижними концами - с подвижными тележками 3. Стержни 1 состоят из трубчатых элементов 4 с упорными планками 5, имеющими круговую измерительную щкалу,- и элементов 6, входящих в полость элементов 4 и снабженных резьбой и регулировочными гайками 7. Между подвижными тележками 3 и упорами 8, опертыми на корпус 9 посредством щариков 10, расположены цилиндрические пружины 11.

Наклонные стержни 1, опорная площадка 2, подвижные элементы 3, и цилиндрические пружины 11 образуют устройство, предназначенное для создания нелинейноупругих деформаций опоры.

Для неподвижного крепления упоров 8 к корпусу 9 служат стяжные болты 12 с гайками 13, стопорные планки 14 и ограничители 15 перемещений упоров 8. В месте установки болтов 12 упоры 8 и корпус 9 имеют овальные отверстия, ориентированные большими диаметрами в направлении осей пружин 11.

Штоки 16 порщней 17 гидроцилиндров 18, снабженные упорами, например гайками 19, входят через отверстия в стенках упоров 8 в полость пружин 11. фпоры снабжены механизмом подъема 20 регулирования ее высоты. Для измерения величин нагрузок, приложенных к опоре, служит жесткий динамометр 21, а для измерения деформаций опоры и ее вертикальных смещений - соответственно индикаторы 22 и 23. К отверстиям 24 в корпусах гидроцилиндров 18 подсоединены гибкие шланги 25, связывающие гидроцилиндры 18 с приемо-питательным сосудом 26, имеющим на входе вентиль 27, пружину 28 и лимб 29 с делениями. Гидроцилиндры 18 с поршнями 17 и штоками 16, упоры 8 и связанный с ними гибкими шлангами 25 приемо-питателЬный сосуд 26 с вентилем 27, пружиной 28 и лимбом 29 образуют устройство, предназначенное для создания деформаций нелинейной ползучести. Корпуса гидроцилиндров жестко прикреплены к корпусу 9, а приемно-питательный сосуд 26 может быть установлен за пределами опоры в любом удобном для экспериментаторов месте.

Опора работает следующим образом.

Перед началом эксперимента все входящие в состав стенда опоры тарируют. Для этого по тарировочным графикам зависимости деформации пружин 11 от нагрузки и кривым зависимости перемещения верхних концов стержней 1 от перемещений их нижних концов строят кривые «нагрузка-мгновенная деформация для устройства, создающего нелинейно-упругие деформации. Такие кривые строят при различной длине стержней 1, регулируемой гайками 7 и фиксируемой по шкалам 5 в зависимости от числа оборотов гаек 7. Для тарировки общей деформативности опоры строят кривые «деформация-время при постоянной нагрузке (кривые ползучести) и кривые «усилие-время при постоянной деформации (кривые релаксации). Для этого вращением гаек 13 освобождают стяжные болты 12 и стопорные планки 14, причем последние поворачивают в положение, при котором они не соприкасаются с ограничителями 15. Эти кривыестроят для разных величин нагрузок и деформаций, варьируя показаниями по щкалам 5 и 29. После тарировки опор их устанавливают в стенд.

В зависимости от принятой при эксперименте модели основания (нелинейно-упругие лли нелинейно-упруго-пластическое основание) упоры 8 жестко крепят к корпусу 9 при помощи болтов 12 и планок 14 или же освобождают от закрепления. Для каждой опоры при помощи гаек 7 по щкалам 5 устанавливают соответствующую началу эксперимента длину стержней 1, после чего при помощи механизма подъема 20 опору поднимают до соприкосновения с испытуемой конструкцией, что фиксируют по минимальному приращению начального отсчета на индикаторе 22.

Если экспериментом предусмотрено создание деформаций нелинейной ползучести, то после нагружения испытуемой конструкции для каждой опоры устанавливают соответствующие началу эксперимента показания по щкале 29 при помощи вентиля 27. Изменение вертикального положения, а также ха

рактеристик нелинейной упругости и нелинейной ползучести опор производят в процессе эксперимента.

Использование предлагаемой опоры позволяет создать механическую модель нелинейно-деформируемого искривленного основания при действии на нее нагрузки, равной по величине реальному давлению на грунтовое основание многоэтажного здания (величина нагрузки на одну опору достигает 18т). При этом опоры отличались простотой изготовления и эксплуатации.

Применение предлагаемой опоры в практике испытаний строительных конструкций позволяет исследовать совместную работу крупномасщтабных моделей и фрагментов зданий с основанием и получить близкую «к действительности картину их напряжениядеформированного состояния, в результате чего сокращается расход материалов на конструкции зданий и сооружений и снижается их стоимость.

Формула изобретения

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 526784, кл. G 01 L 1/08, 1974.