Влияние контурного армирования грунтового основания на снижение колебаний фундаментов с динамическими нагрузками

• Автор: Скворцов, Егор Петрович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Оглавление .

Введение .
Глава 1 до

Обзор литературы. Цель и задачи исследований

1.1. Армирование грунтового основания.

Ф 1.2. Увеличение жесткости грунтового основания.

1.3. Колебания свайных фундаментов

1.4. Колебания фундаментов мелкого заложения

1.5. Колебания фундаментов от сейсмического воздействия

1.6. Выводы.

1.7. Цель и задачи исследований.
Глава 2
Ф Экспериментальные исследования
2.1. Задача и состав экспериментальных исследований.
2.2. Измерительная аппаратура и оборудование
2.2.1. Виброизмерительная аппаратура.
2.2.1.1. Комплект 1.
2.2.1.2. Комплект 2.
2.2.1.3. Комплект 3.
2.2.2. Тензометрическая установка.
2.2.3. Обработка параметров колебаний.
2.2.4. Опытные фундаменты.
2.3. Характеристика грунтовых условий
2.3.1. Грунтовый лоток.
2.3.2. Опытный полигон.
2.4. Методика проведения экспериментов
2.4.1. Грунтовый лоток.
2.4.2. Исследования на опытном полигоне.
2.4.3. Динамическое подобие при моделировании явлений
2.5. Результаты исследований
2.5.1. Динамические перемещения
2.5.2. Динамические напряжения.
2.5.3. Количество армоэлементов и шаг между ними.
2.5.4. Расположение армоэлементов.
2.5.5. Интенсивность динамической нагрузки.
2.5.6. Сопряжение армоэлементов с фундаментом
2.6. Выводы по главе 2
Численные исследования.
3.1. Динамический анализ МКЭ
3.1.1. Модальный анализ
3.1.2. Гармонический анализ
3.1.3. Модели грунта.
3.2. Плоская задача.
3.2.1. Постановка задачи
3.2.2. Динамический анализ.
3.2.3. Напряженнодеформированное состояние армированного основания .
3.3. Объемная задача
3.3.1. Постановка задачи.
3.3.2. Динамический анализ.
3.3.2.1. Модальный анализ
З.З.2.2. Гармонический анализ
9 3.3.3. Влияние шага армоэлементов
3.3.4. Влияние длины армоэлементов
3.3.5. Влияние диаметра армоэлементов.
3.4. Выводы по главе 3.
Глава 4
Определение динамических параметров армированного основания .
Ф 4.1. Колебаний штампа на упругом основании.
9 4.2. Динамические параметры армированного основания
4.2.1. Вариант 1. Композитный метод.
4.2.2. Вариант 2. Метод суммирования.
4.2.3. Параметры жесткости и демпфирования армоэлемента .
4.2.3.1. Продольные колебания армоэлемента
4.2.3.2. Поперечные колебания армоэлемента
4.3. Выводы по главе 4
Глава 5
ф Разработка и экспериментальная проверка методов расчета.
5.1. Методы расчета.
5.1.1. Численный метод.
5.1.2. Аналитические методы
5.2. Сравнение экспериментальных и теоретических исследований .
5.3. Усиление основания фундамента генератора ВПЛ.
Ф 5.4. Выводы по главе 5
Выводы и заключения по диссертации.
Библиографический список использованной литературы
Приложение 1. Патент на изобретение.
Приложение 2. Акты внедрения
Введение
Актуальность


Общее решение динамических задач для рассматриваемых оснований построено авторами в виде асимптотического ряда, где в нулевом приближении рассчитывается однородное анизотропное основание. Для этой модели получены решения о действии на поверхность среды вертикальной и горизонтальной динамической нагрузки. Проведенные исследования обобщены в виде рекомендаций по проектированию искусственных анизотропных оснований фундаментов под машины. Данный способ рекомендован для практического использования с целью изменения уровня вибрации фундаментов машин, путем отстройки резонансной частоты системы фундамент - основание от рабочей частоты машины и снижения уровня вибрации от расположенных вблизи фундаментов. М.О. Молевым, П. Н. Нажа сделана попытка учета влияния деформационной анизотропии основания на параметры вертикальных вынужденных гармонических колебаний массивного фундамента. Расчетная схема рассматривается в постановке, предложенной E. Reissner () и О. Я. Шехтер (). Предполагается, что масса фундамента сосредоточена в одной точке, а перемещение фундамента равно перемещению поверхности основания, нагруженного по площади круга вертикальной гармонической нагрузкой. Перемещение фундамента определяется как среднее арифметическое из перемещений центра и края равно нагруженного круга. В качестве модели основания используется модель трансверсально-изотропного упругого инерционного полупространства. С увеличением степени анизотропии “присоединенная масса грунта” увеличивается, а “фиктивное демпфирование” уменьшается. Для сильно анизотропных грунтов, у которых деформационные характеристики в вертикальном направлении отличаются от соответствующих характеристик в горизонтальном направлении более чем на %, увеличение “присоединенной массы грунта” может достигать %, а уменьшение “фиктивного демпфирования” - 8%. Таким образом, при расчете фундаментов на грунтовых основаниях, обладающих анизотропией деформационных свойств, необходимо учитывать в расчетах некоторое снижение демпфирующих и увеличение инерционных свойств в системе. В работе М. О. Молева, П. Н. Нажи () параметры колебаний рассчитываются методом конечных элементов с учетом дискретного характера расположения “арматуры”. В этом случае учитывается энергия деформирования арматуры и возникающие при движении арматуры фиктивные силы инерции. С их помощью выполнен расчет амплитудно-частотных характеристик плиты фундамента турбоагрегата. Одним из эффективных способов улучшения работы основания и фундаментов при динамических воздействиях является, по мнению Л. М.Тимофеевой () устройство армированных подушек или армирование верхнего слоя основания. Расчет таких композиционных слоистых сред затруднен из-за неопределенности расчетной схемы и параметров грунтового основания, включающего армирующие элементы. Для решения этой задачи Л. М. Тимофеева предлагает по аналогии с предыдущими авторами, расчетный массив грунта рассматривать в виде однородной изотропной среды, механические свойства которой определяются по представительному объему, выбираемому в зависимости от характера расположения арматуры. Эта теория называется теорией “эффективных модулей”. Характер динамической реакции среды зависит от направления распространения волн. В случае волн, направленных вдоль армирующих элементов, последние играют роль волноводов. Если волны распространяются перпендикулярно направлению армирования, то арматура является препятствием, отражающим волны. В настоящее время опубликовано достаточно много работ, посвященных аналитическому методу расчета горизонтально армированного грунтового основания геосететическими материалами (А. Г. Полуновский, , JT. M. Тимофеева, -, A. A. Цернанат, , C. Beneito, , T. V. Fabrin, , R. M. Koemer, , A. L. Li, , M. R. Madhav, и др. JI. B. Нуждин, A. A. Кузнецов, В. П. Писаненко -) при статических нагрузках. Численные методы расчета армогрунтовых оснований в последнее время занимают ведущее место в мировой практике (JT. M. Тимофеева, , С. Beneito, , L. R. Herman, , A. L. Li, , S. W. Perkins, , R. K. Rowe, ). Наиболее широкое применение получил метод конечных элементов.