Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги / Прикладная теория ползучести грунтов

..pdf

Скачиваний:

Добавлен:

12.11.2023

Размер:

1.98 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Рис.1. 4. Модель пластично-вязкого тела Бингама (а)

исоответствующая диаграмма деформирования (б)

	т ж ш *ж х ю	т ж жjpт т
3	N А	ВВЯ
		ВВЯ
Рис Л . 5. Модель Терцаги-		Р й с.1 .6, Модель Тейлора
	Герсеванова

г - r i — I

B ic .1 .7 . Модель С.С.Вялова

1 - упругие элементы, 2 - вязкие

элементы, 3 - элемент сухого трения

- 12 -

Здесь Go и G<®) - начальный и конечный модули сдвига, Тр - время последействия (затухания деформаций), Впл ~ коэффициент пласти ческой (бингамовой) вязкости.

Для того, чтобы воспользоваться одной из рассмотренных моде лей необходимо знать коэффициенты трения, упругости и вязкости. Их можно найти проведя соответствующие опыты на грунтах в лабора

торных или полевых условиях.
Зная все	коэффициенты,	входящие,		например, в	уравнение
(1.1«4) вычисляют деформацию		т.	Для	любой механической модели
можно составить	соответствующее уравнение, которое,				как правило,
содержит экспоненциальную функцию вида
	-t/T o		^ ,	t/To

е- 1/ е

Видно, что она является ограниченной фунцией. Следовательно, уравнениями, содержащими экспоненту, можно описать только ограни ченную ползучесть даже при больших напряжениях. Это не отражает даже качественно экспериментальные факты. Так, например, для гли

нистых грунтов процесс ползучести может быть неустановившимся,							то
есть скорость деформации все время остается постоянной						или воз
растает.
Завершая краткий обзор			по	механическим моделям,		приведем
следующую цитату из	книги С.С. Вялова C3D				стр. 218
"В заключение	еще	раз	подчеркнем,		что механические модели
могут дать схематизированное и лишь качественное отображение							ре
альных реологических процессов, происходящих в грунтах.						Количест
венного же соответствия		с опытными данными модели, как				правило,
не дают. Одной из причин такого				несоответствия является		то обсто

ятельство, что большинство уравнений, выведенных на основе моде

лей, приводят только к экспоненциальному			виду кривых	ползучести."
В главах 2 и 3	будут рассмотрены уравнения ползучести и ре
лаксации, выведенные	на основе	наследственной теории деформирова
ния, которые позволяют получить		лучшее	совпадение	рассчитанных
результатов о опытами на грунтах.

-13 -

1.2. Основные режимы нагружения оснований строительных объектов. Понятие об изохронных кривых ползучести

При нагружении образцов» изготовленных из различных материа лов, а также несущих конструкций всех сооружений возникают дефор мации, прогибы или перемещения. Как правило^ рост нагрузки увели чивает деформацию и в конечном итоге может привести к разрушению объекта. Поэтому основная задача проектирования несущих конструк

ций состоит в	том,	чтобы дать прогноз возможных осадок сооруже
ний, деформаций или прогибов несущих конструкций во				времени от
нагрузок как в	процессе строительства, так и во время эксплуата
ции. Прогнозируемые осадки,			деформации или прогибы не должны пре
вышать допустимых,		значения	которых даны в соответствующих СНиПах.
Для того,	чтобы дать		прогноз осадок во времени,	вызванных

давлением фундамента на основание, необходимо знать механические свойства грунта. При этом знание традиционных характеристик моду


ля упругости (модуль общей деформации или модуля сдвига)										и коэф
фициента Пуассона для расчетов во времени не достаточно.										Необхо
димо	провести дополнительные				опыты для определения реологических
свойств,		а	именно: опыты на ползучесть и релаксацию. Иначе гово
ря,	нужно знать,			например, модуль упругости полученный при крат
ковременных			(несколько минут)		и длительных			(несколько		месяцев)
испытаниях.
	О том,		что реологические свойства грунта ярко выражены можно
убедиться		проведя		простейший	опыт на чистый сдвиг или испытание
тела на вдавливание штампа. На рис. 1.8 приведены две									схемы нагру
жения и качественные результаты опытов.
	В первом опыте нагрузка создавалась						ступенями. При этом каж
дая	ступень		прикладывалась		через	одну	минуту после приложения
предыдущей.			Во втором те же ступени			прикладывались			через сутки
(рис.1.8а).			Из диаграммы нагрузка-деформация					(рис.1.86),		видно,

что реакция образцов из одного и того же грунта была различной. В первом опыте кривая идет выше, чем во втором. Касательная к каж дой кривой имеет различный угол в начале координат и,, следова тельно, при вычислениях модуля упругости получим различные значе ния. Отсюда можно сделать заключение, что начальные характеристи ки, например, модуль упругости или модуль сдвига отличаются.

- 14 -

Проведем горизонтальную линию на расстоянии, например, рав ном Рз и обозначим точки пересечения ее с кривыми через А и Б. Видно, что секущие модули, также.различаются.

Из приведенного анализа заключаем, что при нагружении двух одинаковых образцов одинаковыми ступенями нагрузки, но с различ ной выдержкой каждой ступени получим разные деформации. Количест венные закономерности для плотной пластичной глины описаны в ра

боте /3 /.
Ступенчатое нагружение приведенное на			рис. 1.8	не	является
условным. Такие схемы нагружения		реальны при передаче		нагрузки от
строящихся объектов на основание.		Приведем	несколько		примеров.
Будем считать	за начало отсчета (начало приложения первой ступе
ни) монтаж первого этажа панельного дома.			Тогда каждая		последую
щая ступень -	окончание монтажа следующего этажа. После окончания
строительства,	в период эксплуатации объекта нагрузка может оста

ваться постоянной. На рис. 1.9 приведены схемы нагружения основа ния с учетом роста нагрузки в период строительства от 0 до t i . Пунктирная линия - нагружение при возведении, например, кирпично

го здания.	Таким плавным законом нагружения можно заменить						сту
пенчатый, если ступеней много и приращение АР не				велико.
При строительстве сталежелезобетонного моста (или						мостового
перехода) за	начало отсчета можно принять время укладки пролетно
го строения	на опоры. Следующая ступень		укладки	железобетонных
плит, а затем дорожной одежды.
Строительный период для одних и тех же объектов может значи
тельно отличаться от нормативного. Следовательно				и величина осад
ки, например, панельных домов на момент окончания					строительства
будет разной.
Схемы загружения оснований строительных объектов могут							быть
и более сложными.		Рассмотрим, например,	характерные		ступени		наг
ружения для	технологических установок,		расположенных			на мощных
фундаментах.	На	рис. 1.10 дана схема нагружения		для	объекта		, в

период эксплуатации которого предусмотрены циклические разгрузки. Первая ступень это окончание строительства фундамента и железобе тонных рам, для установки коксовых батарей (реакторов). Высота металлического реактора может достигать 30 м, а диаметр 5 м. Вто рая ступень - окончание монтажа реакторов и технологического обо рудования. Третья ступень - загрузка реакторов продуктом. После получения кокса реакторы разгружаются. Технологический цикл пов-

- t5 -

а)

	т			Я ,
0 Л	1			]	t
01	Z	_i_	JL.	]	t
	Z	3	4	f	+,мцн
0 ^	t	_\|_	-1_	f	+,мцн
0 ^		_\|_	-1_
4		3	4	*	V P
				*	V P

б)

Рис.1. 8. Схемы ступенчатого нагружения: нагрузка увеличивалась через минуту i -t , мин) или через сутки ( i , сут) (а); соответстцувиие диаграммы нагрузка-деформация 16)

R tc .1 .9 . Характерный график нагружения основания

сооружения	с начала строительства ( o - t )
и в период	эксплуатации ( i > t )	'

- 1 6 -

торяется много раз.	То есть	на постоянную нагрузку, которая соз
дана после второй ступени,		многократно накладывается		технологи
ческая нагрузка.
Из этих нескольких примеров ясно,			что грунты оснований соо
ружений подвергаются	действию возрастающих нагрузок -			строитель
ный период (см.рис. 1 .9, (K t< ti), постоянных нагрузок t > t i ,					и сту-
пенчатоизменявдихся	нагрузок	(рис. 1 .9,	1.10). Очевидно,	что	необ

ходимо знать кратковременные и длительные механические и реологи ческие свойства грунта основания при упомянутых режимах нагруже ния. Однако такой комплекс испытаний в полевых и даже лаборатор ных условиях на интервале времени сопоставимом со сроком эксплуа тации сооружения провести невозможно. Поэтому необходимо данные кратковременных испытаний грунтов экстраполировать на длительные отрезки времени. Такую экстраполяцию можно выполнить имея соот ветствующие реологические уравнения. В реологические уравнение всегда входят эмпирические константы, которые необходимо опреде лить для конкретных грунтовых условий.

В идеальном случае реологическое уравнение должно быть та ким, чтобы описывать (прогнозировать) осадку сооружения в любой момент времени с начала строительства при любых режимах нагруже ния (рис. 1.8-1.10). В инженерной практике часто достаточно урав нений ползучести и релаксации. Для разработки последних необходи мо иметь данные испытаний грунтов, которые позволят построить эм пирические функции входящие в уравнения. Поэтому проводятся опыты на ползучесть при постоянных и изменяющихся во времени нагрузках. На рис. 1.11 приведены результаты испытаний на ползучесть пластич ных глин /3 /. Испытания на чистый сдвиг при постоянных сдвигающих

нагрузках приведены на рис. 1.11а.			Условно-мгновенная	прочность т3
, т .е . сопротивление, определенное			при быстром (0,5-1	мин) загру-
жении равна	0.167*105 Па.	Постоянные нагрузки составляли 0,53 т3
до 0 ,7 т3.	Из графиков видно, что		при нагрузках т>0.575т3 дефор
мации были незатухающими,		а при т^<0.575т3 возникала		затухающая
ползучесть.

РИс.1.10. Схема циклического изменения нагрузки; На интер вале O ^ t^ tH a основание действует вес фундамента и железобетонных рам, первой ступени добавляется вес реакторов и технологического обо

рудования ДР\| . При • i > t	циклы нагрузка-раз-
грузка1чередуются + ^ р	1

Леформецим Х-Ю*им

г-аК 1			—if-		§ I	ям Д	j ап
								«71	6<SJ6, J
)	4 6 J		«"i15#		. S	?yiii
	/	м				Г '
JF			J		0573 I
		1 20			аЪ 1в* 2	59	___11	709 759	1109 1759 1300 1350
5	Ю			UO U 5			ЮО 150
	Времм§ мим							Врем», мшм

и с .I .I I . Кривые ползучести пластичных глин: а) образцы пластичной юрской глины, сдвиг при кручении; б) пластичная аллювиальная глина ненарушенного сложения, сжатие /3 /

18 -

На рис. 1.116

представлены опыты» проведенные с

ненарушенными

образцами аллювиальной пластичной глины /3 /.

Испытания

образцов

глины проводились на сжатие под постоянными нагрузками,

составля

ющими от 0,9

до 0,63

Ts ,

где

T s-0 .9'10 5 Па. Все

нагрузки

вызвали

незатухающую ползучесть.

При изучении большого количества опытов на ползучесть

иссле

дователи пришли

выводу, что

имеют

место три

закономерности

простой ползучести. Эту закономерность

удобно объяснить

Введя

по

нятие изохронной кривой.

Ее строят по результатам

опытов

на пол

зучесть при постоянной нагрузке.

Предположим,

что

такие

опыты

имеются и результаты построены в виде графиков в координатах

де

формация-время (r - t)

(рис.1.12).

Заметим,

что

пометкой у

каждой

кривой служит напряжение t i .

Видно, что чем выше напряжение,

тем

выше расположена кривая

ползучести (Ti<t2< t3< t4

Проведем

вер

тикальные линии t i #t 2»t.3»t4 и в

местах

пересечения

с кривыми пол

зучести получим точки

( i i , t i ) .

По координатам этих

точек для

каж

дого t i . . . , t i

построим

графики в

координатах

г -г

(рис.1.13).

Эти

графики, пометкой у

каждой кривой которых является

время t , назы

вают изохронными кривыми ползучести. Возможны три типа изохронных кривых t - r :

1. Кривые не подобны между собой и каждая из них описывается своей функцией т- ф$(т) .

2.Кривые подобны между собой и описываются одной и той же функцией тнр(т), за исключением кривой "мгновенного" деформирова ния t -О, которая описывается функцией т- фо(т).

3.Все кривые для любого момента времени t >0 взаимоподобны и описываются одной функцией т- ф(г) .

Условие подобия для изохронных кривых записывают в виде со отношения

ф(т) - t* ( t)

(1. 2 . 1)

а для кривых ползучести так

т - f ( t W t )

(1. 2 . 2)

В этих выражениях ф(т) и f ( t ) есть функции, связывающие напряже-

to -

« Л

РисЛ .1 2 . Качественные кривые ползучести при различных постоянных напряжениях ( г )

Рис.1 .1 3 . Изохронные кривые ползучести, построен ные по результатам испытаний н* ползу честь при постоянных напряжениях

ния и деформации,

a * (t)

и 0 (t)

функции времени. Все функции пока

неизвестны. Поэтому наша ближайшая цель

найти вид этих

функций.

Функции ф (и

и * (t)

нужно выбрать

такими,

чтобы при t -О они

определяли "мгновенную** деформацию, т .е . ф(0)-ф(0)-1 а

при неуче-

те этой деформации ф(0)~Ф(0) - 0 .

Если вместо деформации рассматривать ее скорость,

то

соотно

шения (1. 2. 1) и (1. 2 . 2) примут следующий вид:

ф(т)

- tK (t)

- f (t)* (t)

где функции

времени

иае связаны с функциями Ф и ф следующими

зависимостями

*(t)

- l+J*K(t)dt

; фа)

1+Jae(t)dt

Из выражений

(1 .2 .1,

1 .2 .2)

видно,

что для

того,

чтобы их

применить на практике,

нужно

по

экспериментам

для

конкретных

грунтов определить вид функции ф(г)

и <t(t). В следующем параграфе

рассмотрим две наиболее употребляемые в механике грунтов

функции

т-ф (т).

1.3. Зависимость между напряжением и деформацией. Два вида функции т-ф (т),б -ф (е).

Одним из простейших лабораторных опытов является испытание

на чистый сдвиг. Диаграмма деформирования при этом получается							ло
маной, но ее чаще заменяют плавной кривой.					Если эта плавная		кри
вая имеет вид	изображенный	на рис.1.14а,			то	ее аппроксимируют
степенной функцией в виде
	т	-	Ат*	,		(1.3.1)
где т - касательное напряжение,			а т	- сдвиговая		деформация, А(Па)
- коэффициент деформирования, а пк1 - коэффициент упрочнения.
Зависимость	(1.3.1) сохраняется и для				сложного напряженного
состояния

<<< < Предыдущая 12 / 72 3 4 5 6 7 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги

#
19.11.202340.32 Mб0Прикладная математическая статистика..pdf
#
12.11.202318.87 Mб4Прикладная механика композитов..pdf
#
12.11.20231.94 Mб2Прикладная механика..pdf
#
12.11.20239.53 Mб7Прикладная статистика..pdf
#
12.11.20233.77 Mб4Прикладная теория колебаний..pdf
#
12.11.20231.98 Mб2Прикладная теория ползучести грунтов..pdf
#
12.11.20233.38 Mб0Прикладная теория ползучести и длительной прочности грунтов..pdf
#
20.11.20232.07 Mб1Прикладная теория систем массового обслуживания.-1.pdf
#
12.11.20235.14 Mб0Прикладная теория систем массового обслуживания..pdf
#
12.11.2023896.02 Кб1Прикладная физическая культура - элективные модули по видам спорта..pdf
#
12.11.20231.05 Mб1Прикладное металловедение. Применение твердых сплавов в триботехнике.pdf