Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований

Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) До пол нител ьное к а вт. с вид-ву— (22) Заявлено 12.12.80 (21) 3217055/29-33 с присоединением заявки М— (23) Приоритет— (51) М. Кл.

E 02 D 1/02

G 01 N 33/24

Государстееииый комитет

СССР

Опубликовано 23.06.82. Вюллетень No 23

Дата опубликования о писания 28.06.82 (53) УДК 624.131..4/5 (088.8) llo делам иэооретеиий и открытий (72) Авторы изобретения

Н. М. Смуров и Ю. P. Перков

Государственный дорожный проектно-изыскательскийи научно-исследовательский институт «Гипродорнии» (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НАСЫПНЫХ

СООРУЖЕНИЙ И ОСНОВАНИЙ

Изобретение относится к строительству в частности к устройствам моделирования напряженно-деформированного состояния и исследования работы земляного полотна автомобильных дорог и его основания, и может быть использовано при инженерностроительных изысканиях.

Известно устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния сооружений и оснований методом фотоупругости, содержащее модель исследуемого сооружения, блок моделирования собственного веса сооружения в виде центрифуги и блок фиксации деформаций в виде оптически чувствительного материала, покрывающего модель, и аппаратуры для исследования деформаций (1).

Недостатками этого устройства являются громоздкость дорогостоящего оборудования, сложность нанесения покрытия из оптически чувствительного материала на модель, сложность подбора подобных материалов для модели и необходимость в высококвалифицированных специалистах для исследования и обработки результатов моделирования.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований, включающее блок моделейэлементов структуры грунта, связанный с блоком фиксации деформаций (2).

Недостатком известного устройства является низкая точность измерений.

Цель изобретения — повышение точности исследований.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для моделирования напряженно-деформированного состояния грунтов, включающем блок моделей-элементов структуры грунта, связанный с блоком фиксации деформаций, каждый элемент структуры грунта выполнен в виде шара, а блок фиксации деформаций — в виде пружины, охватывающей цилиндр с перемещающимся в нем подпружиненным штоком с делениями, причем каждый элемент шарнирно связан с соседними элементами посредством блока фиксации.

937606

i0

Зо

Фор,иула изобретения

55

На фиг, — изображена модель исследуемого грунтового массива; на фиг. 2 взаимосвязь сменных грузов модели.

Устройство состоит из рамы 1 с двумя прозрачными стенками из оргстекла, сменных грузов 2 шаровой формы. Грузы при помощи шарниров 3 соединены с фиксирующим устройством, выполненным в виде цилиндра 4 и перемещающегося в нем штока 5 с делениями, подпружиненного пружиной 6 малой жесткости. Шток с цилиндром размещены внутри сменной пружины 7, закрепленной на соединенных с шаровыми поверхностями грузов концами штока и цилиндра.

Устройство работает следующим образом.

Для моделирования грунтового основания размеры модели, количество грузов 2, их масса и жесткость пружин 7 подбираются в соответствии с теорией подобия. Установленная в раме 1 с прозрачными стенками в вертикальное положение модель деформируется под собственным весом шаровых грузов. Пружины 7 в зависимости от условий их работы сжимаются или растягиваются, а величина деформации пружин фиксируется по делениям на штоке 5.

Люфт штока исключается пружиной 6. Для определения величины возникающих напряжений пружины 7 вместе со штоком 5 и цилиндром 4 предварительно тарируются.

На модель основания в зависимости от условий прикладывается распределенная или сосредоточенная нагрузка P. Деформации (напряжения) основания от нагрузки P определяются также, как и от собственного веса. !ри необходимости моделировать ограниченные условия боковой деформации основания модель собирается вплотную к торцевым стенкам рамы.

В случае моделирования слоистого основания модель делится на слои, например, по линии 1 — 1. При этом масса грузов 2 и жесткость пружин 7 в каждом слое подбирается в соответствии с моделируемыми условиями.

Устройство позволяет моделировать основание, армированное, например, синтетическими материалами. Для этого достаточно соответственно изменить жесткость пружин 7 по линии 1 — 1.

Моделирование откоса земляного полотна может осуществляться, например, по линии 11 — II (или иной конфигурации).

Все остальные условия моделирования, например слоистость, армирование откоса и др., выполняются так же, как и при моделировании основания. Для моделирования всей насыпи внешние блоки по линии II — 11 не монтируются с двух сторон модели. Подобным же образом может быть смоделирована выемка в земляном полотне автомобильной дороги. При этом за счет изменения жесткости пружин 7 и массы грузов 2 в нижней части модели можно моделировать как прочное, так и слабое основание насыпи или выемки. Появление остаточных деформаций в пружинах 7 моделирует процесс разрушения. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет моделировать однородное основание различной прочности с распределенной или сосредоточенной нагрузкой; слабое основание, армированное, например, синтетическими материалами; слоистое о нование; однородный откос с основанием различной прочности; армированный откос; насыпь или выемку автомобильной дороги с основанием различной прочности. При этом модель фиксирует как сжимающие, так и растягивающие напряжения, а изменение формы отдельных блоков показывает возникновение касательных напряжений. При правильном подборе жесткости пружин 7 и массы грузов 2 моделируется и процесс разрушения.

Размеры предлагаемого устройства значительно меньше по сравнению с известным.

Таким образом, путем монтажа и демонтажа отдельных блоков модели осуществляется моделирование напряженно-деформированного состояния различных насыпных сооружений и оснований, что значительно упроцьает устройство для моделирования по сравнению с известными, поскольку не требует сложного подбора моделирующих материалов и нанесение на них слоя фотоактивного материала. Определение величины деформаций и напряжений производится непосредственно по шкалам делений на модели или по тарировочным графикам и не требует специального оборудования и сложной расшифровки результатов.

Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований, включающее блок моделей-элементов структуры грунта, связанный с блоком фиксации деформаций; отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследований, каждый элемент структуры грунта выполнен в виде шара, а блок фиксации деформаций — в виде пружины, охватывающеи цилиндр с перемещающимся в нем подпружиненным штоком с делениями, причем каждый элемент шарнирно связан с соседними элементами посредством блока фиксации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе !. Хесин Л. Г. Метод фотоупругости, М., Стройиздат, 1975, с. 5.

2. Авторское свидетельство СССР

Мо 561 35, кл. G 01 Х 33!24, 974, 937606

Госта витсл ь В., 1яту пкин

Редактор В. (азаренко Т х род .А Г>ойкас (о(век гоп В. Сини икая

Заказ 4396/39 Тираж 709 (!отписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 415

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная. 4