книги из ГПНТБ / Репников Л.Н. Расчет конструкций на комбинированном основании

ность полученных перемещений состоит в том, что опускание штампа при его затруднении сопровождается поднятием дневной поверхности области грунта вокруг штампа. На рис. 28, а воспроизведены результаты опытов А.М.Гельфандбейна [б]. Сопоставление эпюр пе­ ремещений поверхности обнаруживает их полную иден­ тичность.

Используя результаты решения системы (9 2), можно проследить особенности перемещений поверхности грунта вокруг штампа при дальнейшем увеличении нагрузки. Полагая X = 0,6 ( /7 = 1,224 кгс/см^ ), получим график перемещений штампа и поверхности, показанных на рис. 28 , 6 . Его особенность состоит в том, что вдавливание штампа сопровождается дальнейшим подня­ тием поверхности грунта, свободной от нагрузки.

Выполненные в этом параграфе вычисления для различ­ ных значений параметра X дают возможность иссле­ довать некоторые возможные случаи перемещений дневной поверхности вокруг штампа в процессе увеличения внеш­

В решении поставленной задачи окажутся полезными

Определим отношения соответствующих величин осадок

1 01

’0,85

и мы получим, что поверхность грунта вокруг штампа при

чит значительные добавочные вертикальные перемещения. Для подтверждения высказанного положения приведем

Из таблицы следует, что в то время как штамп получил значительную дополнительную осадку (осадка возросла на 42% ), все расчетные точки дневной поверхности оста­ лись неподвижными, несмотря на прогрессирующие осадки штампа. Таким образом, проведенное исследование обна—

1 0 2

Т а б л и ц а 11

103

руживает различные случаи перемещений дневной поверх­ ности. В зависимости от вида функции Х=\(/7) поверх­ ность грунта вокруг штампа при его загружении в опре­ деленном диапазоне давления может получить (с момента образования разрыва в перемещениях по контуру штампа) как положительные, так и отрицательные приращения осадок.

Все результаты исследования были получены приме­ нительно к определенным деформационным характерис­

чениях модуля деформации и коэффициента постели зави­ симости Х=\(д) будут иными, применимость разработан­ ного подхода к анализу перемещений поверхности остает­ ся полностью в силе.

Для каждого конкретного вида грунтовых условий будет справедлива определенная зависимость X = Х(/7). К сожа­ лению, накоплено недостаточно экспериментального ма­ териала для того, чтобы можно было дать практические ре­ комендации по выбору вида функции X = Л (р )‘.В настоящее время в практических расчетах фундаментов с большой опорной площадью целесообразно принимать в запас проч­ ности X = О.

§ 2. Влияние разрыва в вертикальных перемещениях по контуру штампа на изменение контактных давлений

Рассмотрим особенности изменения контактных давле­ ний по подошве жесткого штампа в процессе увеличения внешней нагрузки. Очевидно, что в "чисто" упругой пос­ тановке задачи, т.е. при равенстве осадок дневной по­ верхности компонент, составляющих комбинированное основание, ответ на поставленный вопрос может быть од­ нозначным: изгибающие моменты в плите будут расти пропорционально росту нагрузки.

Как было ранее установлено ( см. § 2 главы 1У ), затружение штампа неизменно сопровождается его вдавливани­ ем в грунт (т.е. срезом грунта по контуру штампа), что вызывает перераспределение контактного давления по

1 0 4

его подошве. Интересующая нас информация может быть

зультаты вычислений реактивных давлений для различ­

1 0 5

Зная величины контактных давлений (как результирую­ щих, так и составляющих) для различных ступеней внешней нагрузки, полученных с учетом среза грунта по контуру штампа, можно их сопоставить с соответствую­ щими значениями контактных давлений при Л. = О. Дина­ мика роста контактных напряжений в центральной части штампа и у его края приведена на графиках рис. 29. Сплошными линиями показаны зависимости ст^ = о;- (/?) при \ = \ (д) . Пунктирные линии соответствуют значениям контактных давлений при X =const=0 (т.е. без учета раз-

106

<агПС/СНг

Рис. 29. Изменение контактных давлений под штампом при образовании разрыва в верти­ кальных перемещениях под кра­ ем штампа

рыва в вертикальных перемещениях по краю штампа). Из графиков следует, что рост внешнего давления р сопровождается изменением контактных (результирую­ щих) давлений: в центре плиты удельные давления ств возрастают и, наоборот, по краям уменьшаются. Ясно, что при дальнейшем увеличении нагрузки ветви сг£= о-Др)

тельной способности основания, которое будет характери­ зоваться как основание Винклера, при этом осадка штам­ па будет равна высоте вертикального среза под его краем. Естественно, что перераспределение контактных давлений вызывает изменение изгибающих моментов ( радиальных и тангенциальных) в плите. Характёр изменения (рост или уменьшение) будет определяться схемой загружения плиты и может быть как положительным, так и отрица­ тельным. Так, например, в случае центральной осевой

1 0 7

нагрузки (такая схема затруднения часто используется при проведении штамповых испытаний) изгибающие мо­ менты, хотя и будут расти при увеличении нагрузки, но их рост будет отставать от роста нагрузки. Указанное поло­ жение, полученное теоретическим путем, хорошо под­ тверждается результатами экспериментальных исследова­ ний. Так, в частности, в работе Е.ф.Винокурова [2 ]

сказано, что процесс изменения очертания эпюр реактив­ ных давлений при росте внешней нагрузки на фундамент можно охарактеризовать следующим образом. При первых ступенях нагрузки на фундамент происходит быстрое уве­ личение реактивных давлений в зонах, близких к краям фундамента. В дальнейшем с увеличением нагрузки ин­ тенсивность роста реактивных давлений в краевых зонах снижается, но возрастает в центральной части, вследствие чего эпюра из седлообразной постепенно переходит в волнообразную. Сопоставление эпюр изгибающих момен­ тов, рассчитанных по фактическим экспериментальным эпюрам реактивных давлений и на основе теории линейнодеформируемых тел, свидетельствует о том, что с увели­ чением нагрузки изгибающие моменты в действительности возрастают медленнее, чем вычисленные теоретическим способом.

§ 3. Сопоставительные расчеты балок для различных моделей упругого основания

Расчетные значения изгибающих моментов фундамент­ ной конструкции во многом определяются принятой моде­ лью грунтового основания: существенное значение в сравнительных расчетах оказывает и схема загружения.

Наиболее отчетливо это выявляется при сравнении слу­ чаев расчета балок, загруженных равномерно распреде­ ленной нагрузкой, для модели упругого полупространства и по гипотезе Винклера. Как известно, для первого случая характерны значительные изгибающие моменты, для второго - изгибающие моменты равны нулю независимо от величины действующ ей нагрузки, пролета балки и дру­ гих факторов.

1 08

В общем случае трудность выполнения объективного сравнения различных моделей грунтового основания объясняется неопределенностью основных расчетных характеристик сравниваемых моделей. Причины, обуслов­ ливающие это обстоятельство, частично рассматривались в § 1 главы 1 . В первую очередь необходимо отметить отсутствие всесторонне обоснованных теоретически и под- . робно разработанных практических методик определения расчетных констант соответствующих моделей, пользуясь которыми можно было бы для некоторых однотипных грунтовых условий определить параметры моделей для последующих сопоставительных расчетов. Кроме того, задача проведения сложных и трудоемких эксперименталь­ ных исследований по различным методикам в идентичных грунтовых условиях практически трудно выполнима.

Не делая сопоставления всех разработанных к настоя­ щему времени моделей грунтового основания, рассмотрим более подробно особенности распределения контактных давлений при использовании моделей комбинированного основания упругого слоя и упругого полупространства.

Сопоставление выполнено для условий плоской задачи для случаев загружения жесткого фундамента централь­

ботке результатов штамповых испытаний. Для определения контактных давлений и осадки фундамента решалась сле­ дующая система уравнений

1 0 9

V (i-^ 0)r/r 1

у0 - осадка заделки; с - 1 м, (Хй= 0,3 . Остальные обозначения см. на рис. 30.

Результаты решения задачи приведены на рис. 30, а. При расчете фундамента с применением схемы упругого

слоя мощность слоя принята равной полуширине фунда­ мента; система уравнений для определения реактивных давлений имеет вид:

^ . - р - ц ь р ) ,

где - единичные перемещения для упругого слоя, определяемые по решению [18].

Результаты решения задачи приведены на рис. 30, 5

тBsitt ^ В-Чн |

б)

1 1 0