Совершенствование метода расчета колебаний свайного фундамента с учетом взаимодействия ростверка с грунтом

• Автор: Колесников, Алексей Олегович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Перечень условных обозначений

ВВЕДЕНИЕ

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Колебания свайных фундаментов

1.2. Влияние заглубления на колебания фундаментов

1.3. Влияние геометрической формы фундамента на его колебания

1.4. Выводы по главе

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ЗАГЛУБЛЕННЫМ РОСТВЕРКОМ

2.1. Вводные замечания

2.2. Свайный фундамент с ростверком,

заглубленным в грунт
2.3. Параметры жесткости и демпфирования ростверка с учетом
взаимодействия с окружающим грунтом
2.3.1. Вертикальные колебания
2.3.2. Сдвиговращательные колебания
2.4. Учет геометрической формы заглубленных ростверков
2.4.1. Вертикальные колебания
2.4.2. Горизонтальные колебания
2.4.3. Вращательные колебания
2.4.4. Анализ влияния геометрической формы ростверка на параметры
жесткости и демпфирования
2.5. Параметры жесткости и демпфирования свайного основания
2.5.1. Вертикальные колебания одиночной сваи
2.5.2. Сдвиговращательные колебания одиночной сваи
2.6. Выводы по главе
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С ЗАГЛУБЛЕННЫМ РОСТВЕРКОМ
3.1. Задачи и состав экспериментальных исследований
3.2. Измерительная аппаратура и оборудование
3.2.1. Виброизмерительная аппаратура
3.2.2. Тензомстрическая установка
3.2.3. Опытные ростверки и натурные фундаменты
3.3. Характеристика грунтовых условий
3.3.1. Грунтовый лоток
3.3.2. Опытный полигон
3.3.3. Натурные исследования
3.4. Методика проведения экспериментов
3.4.1. Исследования в лотке
3.4.2. Исследования на опытном полигоне
3.4.3. Испытания натурных фундаментов
3.5. Результаты исследований, обработка и графическая интерпретация
экспериментальных данных
3.5.1. Взаимодействие боковых граней ростверка с окружающим
грунтом
3.5.2. Взаимодействие ростверка с грунтом при изменении конструкции заглубленных фундаментов
3.5.3. Взаимодействие ростверка с фунтом при изменении
количества свай в ростверке
3.5.4. Взаимодействие ростверка с фунтом при изменении
конструкции заделки свай в ростверке
3.5.5. Взаимодействие ростверка с фунтом в зависимости от характера
размещения свай в ростверке
3.6. Выводы по главе
4. РАЗРАБОТКА ИНЖЕНЕРНОГО МЕТОДА РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ С УЧЕТОМ ЗАГЛУБЛЕНИЯ
4.1. Определение динамических характеристик грунтов
4.2. Программа для расчета колебаний свайных фундаментов
с заглубленным ростверком
4.3. Расчет параметров жесткости и демпфирования свайного
фундамента с учетом заглубления ростверка
4.3.1. Влияние площади контакта грунта по боковой поверхности ростверка на его параметры жесткости и демпфирования
4.3.2. Влияние прямоугольной формы ростверка на его параметры жесткости и демпфирования
4.4. Примеры расчета колебаний свайных фундаментов
и сравнение их с результатами экспериментов
4.5. Выводы по главе
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Li, Y. S. Wang, S. P. Shang (), X. Luo, Y. Murono, S. Tanamura (), в которых также рассмотрены различные факторы, влияющие на динамическое поведение свайных фундаментов. В работе M. R. Madhav, N. S.V. Kameswara Rao () рассмотрена задача определения частот собственных колебаний системы «машина - свайный фундамент - основание». Данная расчетная модель представляет собой упругую линейную систему с двумя степенями свободы. Учтены массы свай и грунта. В работе W. E. Saul () при вычислении динамической реакции свайного фундамента свая рассматривается как полубссконечная балка на упругом основании при определении ее изгибной жесткости, при рассмотрении осевых деформаций — как модифицированное тело, работающее на сжатие, и как модифицированный брус - при рассмотрении кручения. Позднее, в нашей стране были предложены более сложные расчетные модели свайных фундаментов O. A. Савинов, М. М. Клатцо, Г. Н. Степанов (). Для вертикальной формы колебаний расчетная схема рассматривалась в виде условного массива, подобно фундаменту из куста свай, принятому для расчета статических деформаций. Жесткость и демпфирование массива состоят из суммы распределенных характеристик по подошве и боковым поверхностям условного массива. Указанная схема содержит признаки и свойства модели М. М. Филоненко-Бородича, применяемой для естественных оснований. Данная модель распространяется и на вращательную форму колебаний. При сдвиговой форме колебаний в расчет вводится эквивалентная длина сваи. Оценка эквивалентной длины базируется на опытных данных. Предложенные подходы позволили существенно приблизить теоретические данные к экспериментальным, однако они требуют специальных исследований для определения динамических характеристик фунтов или натурных испытаний свай на площадке. Исследованиям различных факторов колебательного процесса свайных фундаментов посвящены работы Ю. Г. Лебедева (), В. М. Шаевича (, ), Г. А. За-дворнева (), Л. Л. Егоровой (), С. Е. Когановской и H. A. Гликмана (), С. И. Гриб (, ), В. К. Рудь (), С. К. Лапина и Н. Ю. Пекиной (). Теоретические исследования динамики одиночных свай как стержней в однородной упругой среде проводились О. Я. Шехтер (), Л. Р. Ставницером и О. Я. Шехтер (). В работах В. А. Ильичева и A. Отдельно следует отметить подход М. И. Забылина (, , ), в котором он, на базе волнового представления, предложил новые расчетные модели свайных фундаментов, которые впоследствии нашли надежное экспериментальное обоснование в совместных работах с С. В. Линовским (, , , , , ) и Л. В. Нуждиным (, , , ). Волновые модели базируются на волновых закономерностях. В них фундамент рассматривается в виде тела, опирающегося на полупространство, которое испытывает волновое движение под действием колеблющегося тела. Волны рассеиваются в полупространстве с геометрическим и диссипативным характером затухания. Механические показатели грунта характеризуются модулями упругого сжатия, сдвига и коэффициентом Пуассона. Как и в статике, по характеру работы в грунте от вертикального, горизонтального и вращательного загружения сваи предложено подразделять на свай-стойки и висячие. Это деление целесообразно при построении расчетных схем и решении волновых уравнений и приближает модели к реальным свойствам системы. Следует подчеркнуть, что проведенные исследования показали, что волновая модель с распределенными параметрами достаточно хорошо описывает динамическое поведение свайных фундаментов. И, в дальнейшем, она получила развитие в работах Л. В. Нуждина, П. Л.В. Нуждина, Е. П. Скворцова (, ) по исследованиям влияния контурного армирования грунтового основания на динамическое поведение фундаментов, Л. В. Нуждина, A. B. Лесина (, ), в которых с помощью экспериментов изучалось поведение свайных фундаментов при различном уровне статического нагружения. Современный подход к определению динамических характеристик грунтов, с учетом их уплотнения в результате забивки свай для расчета колебаний свайных фундаментов представлен в работах Л. В. Нуждина, Д. А. Полинкевича (, ).