Численное моделирование и экспериментальные исследования горизонтально нагруженных кустов свай

• Автор: Зарипов, Рустем Винерович
• Шифр специальности: 05.23.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 141 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1 Состояние вопроса и постановка основных задач исследования

1.1 Анализ работы горизонтально нагруженной системы свая

грунт

1.2 Несущая способность горизонтально нагруженного

свайного куста. Кустовой эффект и взаимовлияние свай

1.3 Принципы проектирования свайных фундаментов на горизонтальную нагрузкул.

1.3.1 Расчет по нормам проектирования

СНиП 2

1.3.2 Другие методы расчета свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку

1.3.3 Численные методы расчета.
1.4 Работа горизонтально нагруженного свайного фундамента с точки зрения моделирования физических процессов в грунтовом основании
1.5 Выводы и постановка основных задач исследования.
2 Численное моделирование работы свайных фундаментов на горизонтальную нагрузку
2.2 Модель основанная на теории местных деформаций. Коэффициент постели
2.3 Модель линейно деформируемого полупространства.
2.4 Псевдоплоская модель.
2.4.1 Влияние сил трения по боковой поверхности свай
2.4.2 Влияние вертикальной нагрузки.
2.4.3 Распределение нагрузки между сваями в составе группы
2.4 Выводы по второй главе.
3 Экспериментальные исследования работы горизонтально нагруженных свайных фундаментов
3.1 Характеристика площадки проведения экспериментов
3.2 Методика проведения исследований и используемое оборудование.
3.3 Результаты испытаний одиночных и групп призматических
свай на горизонтальную нагрузку
3.4 Выводы по третьей главе.
4 Практическое применения результатов исследований
4.1 Использование численных исследований в проектировании свайных фундаментов.
4.2 Удельная несущая способность и оптимальные конструктивные параметры свайных фундаментов при работе
на горизонтальную нагрузку
4.3 Применение результатов исследований при проектировании свайных фундаментов
4.4 Выводы по четвертой главе.
Заключение.
Список использованной литературы


При значении Ь менее либо равном 1, свая рассматривается как короткая жесткая, иначе - гибкой. Жесткие сваи, длинной обычно не более 2м. Они используются в основном в, опорах конструкций ЛЭП, опор трубопроводов. Работа жестких коротких свай соответствует работе подпорной стенки. Длина сваи сильно влияет на её несущую способность. Разрушение системы "свая-грунт" происходит за счет потери устойчивости фунтом основания. Для расчета таких свай на устойчивость (первое предельное состояние) используется теория предельного равновесия грунтов. За предельную принимается такая горизонтальная нафузка, при которой реактивный отпор фунта у нижнего конца сваи достигает предельного значения. Для расчета свай по перемещениям (второе предельное состояние) используются те же теории, построенные на моделях, что и для расчета гибких свай. В.В. Левенстамом [] применена дискретная модель сыпучей среды для расчета коротких свай. Данная модель не воспринимает растягивающих напряжений. Распределение горизонтальных напряжений определяется путем решения уравнения параболического типа при постоянном значении коэффициента распределительной способности среды. Преобладающее количество железобетонных свай в промышленном и фажданском строительстве относится к категории гибких свай. Работа гибких свай имеет более сложную структуру. Предполагается, что в процессе нафужения системы "свая - фунт" проходит две стадии напряженно-деформированного состояния. За предельное состояние системы "свая-грунт" принимается момент образования в свае пластического шарнира в пределах или на границе области предельного равновесия фунта. Как правило, разрушения системы "свая-грунт" не происходит. Расчеты ведутся по предельным деформациям. За несущую способность принимается такая горизонтальная нагрузка, которая вызывает перемещение не более нормативной (обычно мм. Изгиб оси сваи и распределение усилий по длине имеет волнообразную картину. В настоящее время в строительстве применяется множество видов свай, имеющие свои конструктивные особенности, следовательно, несколько отличаются условия работы сваи в фунте. Если смотреть с точки зрения поперечного сечения, то наиболее распространенными являются прямоугольное (в частности квадратное) и круглое. Распределение напряжений изображено на рисунке 1. К.С. Завриев и Г. С. Шпиро [] из условия равенства передачи усилий предлагают определять условную ширину сваи в случае круглого сечения умножением на коэффициент равный 0,8. Рисунок 1. На интенсивность передачи усилий влияет так же размер сечения, так для свай диаметром ствола 0,8м и более условная ширина принимается по формуле (1. ЬР = (1+1, (1. Ьр= 1, + 0,5, (1. Ьр- диаметр круглого или сторона квадратного сечения сваи, м. При работе сваи на горизонтальные нагрузки в полной, мерс проявляется ее пространственный характер. Так одна грань сван претерпевает отрыв от поверхности грунта, противоположенная грань вдавливается в грунт, а по боковым граням происходит трение с грунтом, сопровождаемое взаимным сдвигом. Хотя трение по боковым граням зачастую не учитывается, оно оказывает в некоторых видах свай существенный вклад в несущую способность сваи. По данным Готмана АЛ. Причем, как показывают многочисленные исследования, дополнительное нагружение свай вертикальной нагрузкой влияет (как положительно, так и отрицательно) на их горизонтальную несущую способность. Немалое количество исследований посвящено изучению влияния сил трения между грунтом и сваей [, , , 3, , 8]. Так Яковлевым П. И., Дубровским М. П. [3], разработана методика определения составляющих сил трения по боковой поверхности с учетом взаимного смещения грунта и сваи. Грунт, зачастую рассматривается, как изотропная среда. Так, характеристики грунта, полученные при вертикальном нагружении, принимаются и при восприятии горизонтальных усилий. Опыты Голубева А. И., Коробова,О. А., Криворотова А. П. [, ], показывают, что различия механических характеристик по разным направлениям может достигать 0-0%. Сделан вывод о необходимости учета анизотропных свойств фунта так же и ряде других работ [6, 5, , 0, ]. Винниковым Ю.