Файл: Репников Л.Н. Расчет конструкций на комбинированном основании.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 23.07.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
Работы третьего направления относятся к модели упру гого слоя, характеризуемого модулем деформации Е0 , коэффициентом Пуассона fu. и мощностью Н . Наи большее распространение эта гипотеза получила в послед- , нее время. Развитие теории расчета конструкций на упру
гом |
слое принадлежит |
С.С.Давыдову [18] , К.Е.Егорову |
[2 2 , |
24], О.Я.Шехтер |
[79, 80] и др. В основе этой ги |
потезы лежит предположение о том, что с фундаментом взаимодействует определенная толщина грунтового мас сива, ниже которой находится недеформируемая область, жесткость которой может быть принята бесконечно большой.
В основе предпосылок, принятых различными авторами, в ряде случаев использованы неодинаковые граничные ус ловия. Так, в решении С.С.Давыдова [16] предполагает ся, что сжимаемый упругий слой ограничен как по глубине, так и по ширине, и на границе его отсутствуют вертикаль ные и горизонтальные смещения (случай прилипания). В других решениях (например, К.Е.Егорова) рассматрива ется сжатие неограниченного по длине слоя, лежащего на жестком основании при отсутствии сил трения (случай проскальзывания) [23] . Разница в граничных условиях не оказывает, однако, существенного влияния на величины вертикальных перемещений дневной поверхности, особенно при высоте слоя, превосходящей размеры площади затружения.. Очевидное достоинство этой схемы состоит в том, что для условий плоского и пространственного загружения осадки дневной поверхности имеют конечные значения, кроме того, представляется возможность более гибкого подхода к назначению деформационных параметров грун тового основания.
Если геологическими изысканиями установлена глубина расположения жесткого подстилающего слоя (т.е. пара метра Н ), то определение модуля деформации (по ре зультатам испытаний) не представляет каких-либо труд ностей. При отсутствии на глубине, соизмеримой с раз мерами фундамента, скального основания прибегают к ис кусственным приемам назначения мощности обжимаемого слоя, что, естественно, вносит в расчет некоторую неоп ределенность. Известно несколько способов назначения
10
высоты слоя в этом случае. Один из них состоит в том, что нижняя горизонтальная граница сжимаемого слоя при нимается на глубине, где дополнительные вертикальные нормальные напряжения от веса сооружения составляют 20% величины бытового давления.
В действительности величина и форма активной зоны грунтового основания, взаимодействующей с фундамен том, имеет сложное очертание. Размеры этой зоны опре деляются целым рядом факторов: величиной действующ ей нагрузки, размером фундамента, физико-механическими характеристиками грунта и пр. Поэтому при расчете фун даментов один из основных параметров - мощность обжи маемого слоя - является не заданным, а искомым, пред ставляющим в общем случае сложную функцию от интен сивности нагрузки, формы фундамента и других факторов. Естественно, что для одних й тех же условий величина
мощности слоя оказывается |
различной для фундаментвв |
разных размеров. Решение |
задачи резко усложняется, |
если необходимо учитывать |
взаимное влияние двух или |
нескольких фундаментов, расположенных на близком расстоянии друг от друга..
Рассмотренные направления учета деформативных свойств грунтового основания широко применяются в практике проектирования и расчета инженерных соооружений на грунтовом основании и в настоящее время явля ются основными.
Наряду с ними известны и другие модели грунтового основания. Хотя они и не получили широкого распростра нения, для специалистов, работающих в области механики грунтов, они представляют определенный интерес. Как правило, эти модели являются двухили многопараметри ческими. Увеличение числа деформационных констант направлено на то, чтобы полнее и правильнее ( по сравне нию с однопараметрическими моделями) отразить взаи модействие фундаментных конструкций с упругим основа нием.
П.Л.Пастернаком [4 3 ] было предложено рассматривать грунт как среду, характеризуемую двумя коэффициентами постели (коэффициент сжимаемости и коэффициент сдви га). Коэффициент постели (сжимаемости) С, ( кг/см 3) характеризует деформируемость грунтов при сжатии; ко-
11
эффициент упругого сдвига С2 (кг/см ) учитывает совместную работу соседних областей грунтового осно вания.
Особенность этой модели грунтового основания состоит в том, что распределение реактивных давлений характери зуется наличием по периметру фундамента сосредоточен ных поперечных сил, равнодействующая которых равна объему осадочной лунки, умноженному на коэффициент С1.
Коэффициенты постели и сдвига рекомендуется опреде лять из результатов опытов с жестким круглым штампом, изменяя эксцентрицитет и величину нагрузки.
Модель грунтового основания Е.К.Массальского [38] можно представить в виде системы упругих пружин, кото рые имеют между собой податливые связи и характеризу ются двумя деформационными параметрами. Один из них Л] определяет сопротивление основания вертикальному сжатию и имеет размерность кг/см3 (как и у П.Л.Пастер нака). Второй учитывает сопротивляемость сдвигу по вертикальной плоскости одной части основания относи тельно другой и имеет размерность кгс/см^ .
Контактное давление в точке с координатами х >у предложено учитывать суммой двух реакций, одна из ко торых обусловлена местным сопротивлением основания, а другая определяется весьма сложной зависимостью, учитывающей силы сдвига
кS * ( x , y ) d n
|
2 |
z ( x , y ) , |
|
2 fz ( X ,y ) d F |
|
где |
XzJzn(x4/)dn - |
равнодействующая сил сдвига по |
|
л |
периметру фундаметна; |
J z ( x , y ) d F -объем пространства, образующе-
fгося в результате осадки соору жения площадью F .
Основные параметры - предлагается определять из двух опытов со штампами различных размеров при нагрузке одной и той же интенсивности.
Модель грунтового основания И.Я.Штаермана [8 2] , А.П.Синицына [29] и С.С.Давыдова [17] представляет собой комбинацию системы независимых пружин постоян ной жесткости, опирающихся на упругое полупространство.
12
Достоинство этой схемы заключается в том, что в реаль ных условиях она соответствует случаю залегания несвяз ных (сыпучих) песчаных грунтов на связных (глинистых) грунтах и имеет ясный физический смысл.
Расчетная схема этой модели соответствует основанию Винклера на упругом полупространстве. Представляет интерес и особенность перемещений дневной поверхности этой модели. Она состоит в том, что на контуре фунда мента имеется разрыв в вертикальных перемещениях, ха рактерный для основания Винклера; осадки свободной от загружения поверхности определяются перемещениями уп ругого полупространства; расчетными характеристиками
этой |
модели являются модуль деформации и коэффициент |
|||
постели. |
|
|
|
|
В |
последних работах С.С.Давыдова [17] |
предлагается |
||
"комплексная" модель упругого основания, |
которой соот |
|||
ветствует винклеровский |
слой на упругом (характеризуе |
|||
мом модулем деформации |
f 0 |
и коэффициентом Пуассона |
||
р0 |
) слое. Смысл введения |
в расчет прилегающего к |
||
конструкции слоя с винкперовскими свойствами состоит в том, чтобы учесть специфические свойства областей грун та с нарушенной структурой.
И.К.Самариным [35J предложена модель упругого ос нования, совмещающая деформационные свойства среды Винклера и упругого слоя. В качестве основного требова ния, обусловливающего распределение реактивных давле ний по контакту фундамента с упругим основанием, приня то равенство осадок среды Винклера и упругого слоя. Расчетными характеристиками этой схемы является:
модуль деформации, р 0 - коэффициент Пуассона, Н - мощность слоя, К - коэффициент постели.
Модель грунтового основания С.А.Ривкина [51] может быть представлена системой не связанных между собой пружин, имеющих переменную жесткость, определяемую в соответствии с дефбрмативными свойствами грунтов.
Для условий плоской деформации распределение кон тактного давления предложено определять зависимостью
р= / с[ I + р е |
-a(i-iEl)-. |
( 1 ) |
\т) , |
13
где |
К - |
расчетный параметр, имеющий размерность |
|||
|
|
|
кг/см 3; |
|
|
|
|3 |
- |
безразмерный расчетный параметр} |
||
|
а |
- |
безразмерная |
величина, |
характеризующая |
|
|
|
влияние краевого эффекта; |
|
|
|
е |
- |
относительная |
координата |
рассматриваемой |
|
|
|
точки, выраженная в долях полудлины балкиj |
||
|
г) |
- |
осадка точки с координатой |
Е . |
|
Распределение реактивных давлений для пространствен ной задачи характеризуется зависимостью, аналогичной
(1) . Расчетные характеристики определяются методом подбора путем сравнения экспериментальных и расчетных эпюр реактивных давлений по подошве круглого металли ческого штампа.
Модель грунтового основания Г.К.Клейна [3 2] основана на учете увеличивающегося с глубиной модуля деформа ции. Это увеличение предложено определять зависимостью
f 2 = f „ z " , |
(2 ) |
для которой разработаны практические способы расчета фундаментов.
Г.К.Клейном [3 2] совместно с И.И.Черкасовым [3 2, 75] предложено учитывать образование разрьюа в верти кальных перемещениях под краем штампа исходя из раз деления осадок на неразрывные и структурные. Считается, что разрыв в вертикальных перемещениях обусловлен структурными необратимыми деформациями, возникающи ми только под нагрузкой. За пределами нагрузки переме щения носят обратимый характер и являются упругими. Упругие деформации характеризуются модулем деформа ции Е и коэффициентом Пуассона (и0 . Для оценки осадочных деформаций вводятся дополнительные парамет ры: число твердости А и степень упрочнения п . Прак тический расчет конструкций с учетом структурных де формаций рекомендуется вести с помощью метода Б.Н.Жемочгаиа.
В.В. Власовым £б] разработанна основанная на вариаци онном методе техническая теория расчета конструкций на упругом основании. Применяемое в этом случае прибли-
' 4