Способ определения упругих и демпфирующих характеристик грунта

 

Изобретение относится к строительству , а именно к определению упругих и демпфирующих свойств грунтовых оснований. Цель изобретения - сокращение времени определения и повышение точности. 8 способе определения упругих и демпфирующих характеристик грунта в качестве нагружающего штампа используют опору агрегата, причем предварительно составляют математическую модель, описывающую взаимосвязь параметров движения опоры, нагружающей грунт и его упругих и демпфирующих характеристик К и Bz, для определения которых проводят полный Факторный эксперимент. В результате эксперимента определяют коэффициенты уравнений регрессии (УР). Нагружение грунта производят монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени , величина которого находится во временном интервале, используемом в УР, и вычисляют среднюю скорость перемещения грунта. По измеренным данным вычисляют Kz и Bz по преобразованным из УР формулам, приведенным в описании. 1 ил. ел с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 Е 02 О 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ы. (Ь (Л (,Ь

О 4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4650440/33 (22) 17.11.88 (46) 15.06.91. Бюл. М 22 (72) А.А.Пьянков, А.А.Левченко, А.А.Четвертных и А,И.Пискачев (53) 624.131.37(088.8) (56) Цытович Н.А. Механика грунтов. Высшая школа, 1973, с. 173, 174.

Швец В.Б. и др. Справочник по механике и динамике грунтов. Киев: Будивельник, 1987, с. 193, 194, 199. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ И

ДЕМПФИРУЮЩИХ ХАРАКТЕРИСТИК

ГРУНТА (57) Изобретение относится к строительству, а именно к определению упругих и демпфирующих свойств грунтовых оснований.

Цель изобретения — сокращение времени определения и повышение точности. В споИзобретение относится к строительству, а именно к исследованиям грунтовых оснований для оценки их упругих и демпфирующих свойств.

Цель изобретения — сокращение времени определения и повышение точности.

На чертеже изображена схема системы грунт-опора, Способ реализуют с помощью агрегата с гидроопорой, который содержит управляющий золотник 1, гидроцилиндр 2, подвеску

3 агрегата, опору 4 агрегета. Модель грунта представлена в виде упругого 5 и демпфирующего 6 элементов.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно составляют математическую модель, описывающую взаимосвязь

Я2 1656072 А1 собе определения упругих и демпфирующих характеристик грунта в качестве нагружающего штампа используют опору агрегата, причем предварительно составляют математическую модель, описывающую взаимосвязь параметров движения опоры, нагружающей грунт и его упругих и демпфирующих характеристик К и Sz. для определения которых проводят полный факторный эксперимент. В результате эксперимента определяют коэффициенты уравнений регрессии (УР). Нагружение грунта производят монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени, величина которого находится во временном интервале, используемом в УР, и вычисляют среднюю скорость перемещения грунта. По измеренным данным вычисляют К и В по преобразованным из УР формулам, приведенным в описании. 1 ил. параметров движения опоры, нагружающей грунт, в качестве которых выбирают коэффициент жесткости Kz и демпфирования Bz основания. Эту модель представляют в виде уравнений:

mx1- Fp + с1(х10 x1) G;

Bzx2+ Kz x2- FP

=КхУ- Кр Р - F (х1 + Х2 ); (1)

2Ер с1(х10 х11) -0 при х >х10 х x1+ х2 о

Кх =/z ь " 0 Кр — 2 Р где m -приведенная к опоре масса агрегата;

G — нормальная сила от агрегата, действующая на опору;

F — площадь поршня опоры;

1656072

Р=Р1- Р2, Р1 и P2 — давления в полостях гидроцилиндра опоры;

c1 — жесткость подвески колес агрегата; х1о — предварительное обжатие подвески агрегата; 5 х1 — перемещение опоры и рамы агрегата; х2 — перемещение пяты опоры при деформации грунта; х — перемещение поршня относительно 10 гидроопоры:

W — объем жидкости в полости гидроцилиндра;

Š— объемный модуль упругости жидкости; 15

Кх — коэффициент усиления золотника по расходу:

Kp — коэффициент усиления золотника по давлению;

У вЂ” перемещение золотника; 20, — длина полости золотника;

Ро — давление питания гидроцилиндра; р — плотность жидкости.

Для определения К и В находят связь между этими параметрами и параметрами 25 движения опоры х, х, t путем проведения полного факторного эксперимента (ПФЭ) и математической модели, описываемой системой уравнения (1). При проведения ПФЭ в качестве исследуемых принимают пара- 30 метры Kz, В и время t. В кодированном виде представляют их в качестве параметроа z1. z2, z3. Проводят ПФЭ с К=З факторами, каждый из которых варьируется в q=2 уровнях для реализации эксперимента ста- 35 вят u = q = 8 опытов.

Для введения элементов случайности устанавливают случайную последовательность проведения опытов; 7,3,5,3,1,8,4,2,6,5,6,7,4,2,1,8.

Параллельные опыты предусматривают для 40 оценки воспроизводимости и проведения статистических оценок. Проводя ПФЭ по двум критериям, по перемещению и средней скорости перемещения опоры в грунте определяют по восьми опытам значения по 45 каждому критерию, С помощью плана ПФЭ из восьми опытов получают модель из восьми независимых коэффициентов регрессии соответственно для перемещения и средней скорости перемещения опор: 50

X = Ьо + b1Z1 + b2Z2 + b3Z3 + b12Z1Z2 +

Ь132123 + b23Z2Z3 + Ь123212223;

Х = до + а121 + a2Z2 + a3Z3 + а122122 + a13 Е1» 23 +a23Z2Z3 + a123Z1Z2Z3, где aobo, a1. b1, а2, Ь2, а12, Ь12, а13. Ь1з„Ь2з — 55 коэффициенты в уравнениях регрессии;

z1 — кодированные значения коэффициента жесткости основания;

z2 — кодированное значение коэффициента демпфирования основания;

z3 — кодированное значение времени нагружения; х — перемещение опоры в грунте, х — средняя скорость перемещения опоры за время t.

Коэффициенты уравнений регрессии определяются формулами (1):

bi = 1/N zi1 x1, а1 = 1/N g zi x1, (3)

j =1,=1 где N — число опытов ПФЭ; п — количество факторов; ! = Яд - номер фактора;

I = О,N — номер опыта, По полученным значениям отзывов вычисляют для данного агрегата коэффициенты в уравнениях регрессии, представляют их в систему уравнений (2), получают уравнения регрессии, позволяющие по перемещению, средней скорости перемещения и времени нагружения определять коэффициенты жесткости и демпфирования на любом грунте по формулам: (4) -C+ 4B о

2 l где (о = а2 Ь12 - а 12cz, t1 = а2 с4 + с1 C2 - C3 а12 — Co "12; !

2 = С1 СЗ СО С4, со = ао+ аз t - х;

c1 = а1+ а1з t; с2 = Ь2 + b23 1; сз = Ьо-х;

C4 = b1+ b13 t.

При полевых определениях К и В производят нагружение грунта опорой агрегата монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени t, величина которого находится внутри временного интервала, используемого в уравнениях регрессии (2), и вычисляют среднюю скорость перемещения опоры в грунте (х), К и Bz определяют по формулам (4), В случае применения авматизированной системы измерения и обработки измеренных данных непосредственно на месте испытания получают данные об упругих и демпфирующих характеристиках грунта и судят о пригодности исследуемой площадки для работы агрегата, что существенно повышает оперативность способа, Формула изобретения

Способ определения упругих и демпфирующих характеристик грунта, включающий установку на грунт штампа, нагружение

его, измерение перемещений грунта нагрузкой и расчет характеристик грунта по пол-ученнымданным,отличаю щи йся тем, 1656072

Составитель Г.Мартынова

Техред М.Моргентал Корректор М.Шароши

Редактор М.Петрова

Заказ 2033 Тираж 404 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 что, с целью сокращения времени определения и повышения точности, в качестве штампа используют опору агрегата, предварительно проводят полный факторный эксперимент, по которому составляют регрессивную модель монотонно возрастающего нагружения грунта опорой по известным прочностным характеристикам в виде уравнений регрессии и определяют коэффициенты этих уравнений, а нагружение грунта опорой производят монотонно возрастающей нагрузкой в течение промежутка времени, величина которого находится внутри временного интервала, используемого в уравнениях регрессии, и вычисляют среднюю скорость перемещения грунта, после чего определяют коэффициенты жесткости и демпфирования по формулам: где Ki — коэффициент жесткости;

Bi — коэффициент демпфирования;

Ь = аг Ь 12 - а 12 сг:

5 1 = а2 с4 + с1 сг - сз а 12 - co b 12: =С1СЗ-СОС4, со - ао+ аз t - x; с1- а1+ 813 т; с2 Ь2+ Ь2зс;

10 сз-bo-x; с4 b1+ Ь13 t; х — стабилизированная величина перемещений грунта, м; х — средняя скорость перемещений

15 грунта, м/с;

t — время нагружения грунта опорой, с; ао,Ьо,а1,Ь1,аг,Ьг,а12.Ь 1г,а 1з.b1з.Ьгз — коэффициенты в уравнениях регрессии.