Влияние пригрузки. Испытания Спенглера с сосредоточенными нагрузками » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние пригрузки. Испытания Спенглера с сосредоточенными нагрузками

07.07.2021

Принято выражать пригрузку, равномерно распределенную по поверхности грунта и непосредственно примыкающую к подпорному сооружению, в виде дополнительного слоя того же грунта, который расположен ниже дневной поверхности. Так, при проектировании берлинского метрополитена официальная инструкция требовала учета равномерной пригрузки в 600 кг/м2 (123 фунт/фут2). Разделив последнюю величину на объемный вес грунта y, который в этом случае был равен 112 фунт/фут3, получим мощность hs=1,1 фута слоя грунта, эквивалентного пригрузке. Как показано на рис. 10.21, б, возникающее при этом дополнительное боковое давление определяется линией ис, которая параллельна линии dt давления, вызванного весом самого грунта, без учета влияния пригрузки. Разность этих двух линий представляет собой боковое давление phs, вызванное пригрузкой:

Эпюра бокового давления от пригрузки носит в данном случае характер прямоугольника.

Экспериментальное исследование влияния сосредоточенной нагрузки, играющей роль пригрузки, было проведено Спенглером на Айовской строительной экспериментальной станции. Для этой цели была использована модель, представлявшая собой железобетонную стенку высотой 6 футов. Обратная засыпка была выполнена карьерным гравием, 13% частиц которого имели размер от 0,5 до 1,5 дюйма; другие 13% проходили через сито 100 меш. Остальная часть грунта была представлена разнозернистым песком. Число пластичности Ip было равно 4%. Сосредоточенные нагрузки прикладывались к поверхности обратной засыпки посредством колес нагруженного грузовика, который, давая задний ход, занимал требуемое положение. Никакого смещения стенки отмечено не было.

Боковое давление измерялось приборами за счет трения, возникающего в полосах из нержавеющей стали, каждая из которых имела площадь контакта с грунтом только 6 дюйм2. Таким образом, разброс опытных точек, возникающий при использовании индивидуальных датчиков, в данном случае значительно возрос, что видно из рис. 10.31. Это объясняется малыми размерами таких приборов для измерения давления и их общими характеристиками. Рассматривая рис. 10.31, следует отметить, что разница между максимальной и минимальной величинами давления, замеренного на одном и том же уровне, зачастую для малых величин превышает 100%.

Спенглер установил следующую эмпирическую зависимость для выражения замеренных им величин бокового давления грунта:

где U и n — эмпирические постоянные; значение остальных величин показано на рис. 10.32. Две кривые на рис. 10.31 вычерчены для n=1/4 и значений U, равных соответственно 1,6 и 2. Все эти значения представляются сомнительными. На рис. 10.31 приводится также кривая, выражающая распределение давления по Буссинеску. По-видимому, при построении этой кривой величина коэффициента Пуассона v была принята равной 0,5, так как только в этом случае общее уравнение Буссинеска (9.5) может быть приведено для бокового давления грунта к упрощенному виду, на который ссылается Спенглер:

Здесь (r2+z2)1/2 =R, как показано на рис. 9.4 и 10.32 (где х=r).

Выбор для расчета максимально возможной величины v=0,5 эквивалентен предположению, что грунт полностью несжимаем. При меньших, более вероятных значениях коэффициента Пуассона v, в соответствии с выражением (9.5), будут получаться несколько меньшие величины бокового давления ox. Тем не менее было отмечено, что определение давления по Буссинеску, результаты которого приведены на рис. 10.31 для значения V=0,5, дает, согласно Спенглеру, в 2 или 3 раза меньшие величины, чем фактически замеренные. Спенглер правильно объяснил это тем, что смещение грунта в боковом направлении ограничивается жесткой стенкой, но, к сожалению, им не было получено никаких данных о фактической величине этого смещения. Возможно, что оно было незначительным и стенка могла считаться неподатливой. При таких условиях, согласно Вейскопфу, боковое давление оказывается вдвое большим по сравнению с полученным из уравнения Буссинеска (9.5).
Влияние пригрузки. Испытания Спенглера с сосредоточенными нагрузками

Эта точка зрения иллюстрируется рис. 10.32. Приложение сосредоточенной или линейной нагрузки P к поверхности большого упругого тела будет деформировать первоначально вертикальную плоскость 00 в соответствии с кривой ab. Эта деформация будет предотвращена, если вдоль плоскости 00 разместить фасад жесткой и неподатливой стенки. Точно такое же условие нулевого бокового смещения вертикальной плоскости 00 будет достигнуто в результате действия на тело так называемой отраженной силы P', т. е. фиктивной силы, равной по величине и удалению точки ее приложения х от 00 нагрузке Р. Эта фиктивная сила P' будет вызывать в неограниченном массиве грунта боковое давление ox' на вертикальную плоскость 00, которое будет равно боковому давлению ox на эту плоскость от фактической силы Р. Следовательно, фактическое боковое давление на неподатливую жесткую стенку будет равно:

где ох определяется выражением (10.38).

Анализ рис. 10.31 показывает, что при x=0,5 H (случай I) кривая бокового давления, соответствующего выражению (10.39), с возрастанием вдвое его величины по Буссинеску при v=0,5 по выражению (10.38), весьма близко отвечает замеренным значениям давления и фактически совпадает с первой эмпирической кривой, данной Спенглером. Точная оценка опытных данных в этом случае невозможна в силу исключительного разброса опытных точек, что указывает на дефекты, присущие использованному типу измерительной аппаратуры. С другой стороны, при х=0,83H (случай III) уравнение Буссинеска (10.38) для v=0,5 близко соответствует замеренным значениям, которые намного меньше величин давления, определяемых эмпирическими кривыми Спенглера.

При х=0,66H (случай II) наблюдается промежуточное положение.

Все это вполне логично, так как для больших величин х незначительная деформация стенки, проявляющаяся в период экспериментов, будет приобретать относительно большее значение.

Предложение Спенглера интегрировать эмпирическое уравнение (10.37), чтобы оценить влияние нагрузок, сосредоточенных по некоторой площади, по-видимому, не имеет оснований, так как эмпирический коэффициент U, входящий в эту: зависимость, фактически не постоянен, а зависит от координат точек приложения силы х и смещения у самой стенки. Вероятно, что при испытаниях, проводившихся Спенглером, имело место незначительное смещение стенки подобно показанному на рис. 10.15. До тех пор, пока влияние на боковое давление смещения стенки и величины коэффициента Пуассона v для грунтов не будет лучше изучено, представляется целесообразным использовать для целей проектирования выводы Ньюмарка и зависимость (10.39), хотя она и приводит к определенному завышению коэффициентов запаса прочности.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: