Прибор для измерения касательных давлений грунта

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛКРЫТИЙ 1(21) 3384855/29-33(56).1. Авторское свидетельство СССР 9 212584, хл. Е 02 0 1/00, 1966.2. Авторское свидетельство СССР 9 580280, кл. Е 02 0 1/ОО, 1975, (54)(57) ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ КАСАТЕЛЬНЫХ ДАВЛЕНИЙ ГРУНТА, включающий корпус с мембраной, состоящий иэ. нижней и верхней крышек, жесткий диск,установленный на катковую опору,упругие измерительные элементы итензопреобраэователи, с т л и ч аю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерений иупрощения конструкции прибора, измерительные элементы выполнены в видедвух пар криволинейных брусьев илиарок и установлены соосно с жестким диском, а катковая опора выпол- .нена в виде шариков, размещенных повсей площади жесткого диска,Изобретение. относится к строитель ству и может быть использовано для исследования взаимодействия сваи с грунтом основания и определения характера изменения и величины сил трения по боковой поверхности и пяте горизонтально нагруженных свай.Известен прибор для измерения напряжений в массе грунта или по контакту с сооружением, предназначенный для измерения нормальной и ка сательной составляющих давления грунта, включающий корпус, жесткий диск с опорами и измерительные приспособления в виде балочек на двух опо" рах1. 35Недостаток такого прибора-низкая точность измерения касательных давле" ний грунта из-за перемещения его жесткого диска под действием нормальных и касательных составляюцих дав ления и других факторов.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является ,прибор для измерения касательных давлений грунта, включающий корпус 25 с мембраной, состоящий иэ нижней и верхней крышек, жесткий диск, установленный на катковую опору, упругие измерительные элементы и тензопреобразователи 2.Недостатки укаэанного прибора заключаются в том, что при действии нормальных давлений иа контактную поверхность прибора с грунтом мембрана, которая занимает часть этой поверхности, прогибается по направлению этого давления. Нри перемецении мембраны в грунте в месте ее установки возникает арочный эффект, который будет значительно влиять на погрешность выполненных измерений 40 касательных напряжений.Кроме того, при прогибе мембраны контакт ее поверхности с грунтом ослабляется, но не исчезает совсем, .в результате чего поибор будет иметь 45. не плоскую, а более сложную поверхность контакта с грунтом, что при осадках сваи будет вносить значительные погрешности в проводюаае измерения касательных напряжений. Конструктивные особенности прибора таковы, что касательные усилия передаются на измерительные стержни со значительным эксцентриситетом. Возникающие при этом изгибающие моменты должны компенсироваться реакциями опор внутреннего кольца, выполненных в виде шарикоподшипников по краям колец корпуса. избежны. Эти деформации будут вносить значительные погрешности в измеряемые величины касательных напряжений, так как они будут способствовать некоторому поворотуколец корпуса бтносительно друг ,друга, который приводит к разгрузке измерительных стержней. Так какабсолютные деформации центральнорастянутого металлического измерительного стержня очень малы, то погрешности за счет деформаций опорбудут значительными.Цель изобретения - повышениеточности измерения и упрощение конструкции прибора.Указанная цель достигается тем,что в приборе для измерения касательных давлений грунта, включающем корпус с мембраной, состоящий из нижней и верхней крышек, жесткий диск,установленный на катковую опору,упругие измерительные элементы и тен- зопреЬбразователи, измерительные элементы выполнены в виде двух паркриволинейных брусьев или арок и установлены соосно с жестким диском,ва катковая опора выполнена в виДешариков, размещенных по всей площадижесткого диска.На Фиг. 1 схематически показанприбор, продольный разрез, на Фиг.2 -то же, поперечный разрез.Прибор содержит корпус, состоящийиз двух жестких крышек 1 и 2, внутрикоторого установлен жесткий металли.- ческий диск 3 на катковой опоре изшариков 4 и измерительные элементыв виде двух пар криволинейных брусьев или арок 5. Прибор снабжен установочным винтом б, прижимной за"щитной мембраной 7. Измерительныеэлементы крепятся к диску и корпусу прибора с помощью винтов 8. Мембрана 7 служит для удерживания жесткого диска в одном положении (для гидро- изоляции прибора) и крепится на верхней крышке прибора клеем с помощью прижимного кольца 9 и винтов 10. Измерение касательных усилий производят с помощью тензодатчиков 11 сопротивления, соединенных в мостовую схему и подключенных к регистрирующему прибору электрокабелем12Вывод электрокабеля иэ корпусаприбора осуществляют через специальный патрубок 13. Для осуществления более полного контакта прибора с грунтом на его поверхности устраивают фактурный слой 14. Крышки корпусакрепят друг к другу на эпоксидном клее 15. 60 Так как опорными поверхностями шарикоподшипников являются сами кольца корпуса прибора, то минимальные неравномерные деформации таких опор под действием нормальных, касательных и моментных усилий неПрибор работает следующим обра,зом.Прибор устанавливают в массиве грунта на заданном расстоянии от испытуемой сваи.. Фм.2 Составитель Р.П ь Техред А,Ач р А.Мо4 еею 1/29 Тираж 673 ВНИИПИ Государственного комите по делам изобретений и откры 13035, Москва, Ж, Раущская нказ сное Подп а СС ий б.,Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, П ектная,Касательные напряжения воспринимаются жестким диском 3 и передаются на измерительные элементы 5, которые напрягаются, при этом со-. противление тензодатчиков 11 изменяется. Изменение сопротивления тензодатчиков регистрируется измерительными приборамине показаны).От воздействия нагрузки в месте установки прибора не происходит нарушения взаимодействия сваи с грунтом 10 основания, рабочая поверхность жесткого диска является лищь частью поверхности контакта прибора с грун.том, что обеспечивает простоту установки прибора на грунт. Надеж ность и стабильность его работы даже при больших осадках сваи, простота передачи касательных усилий от диска на измерительные элементы исключают погрешности прибора конструктивного характера.Применение измерительных элементов в виде двух криволинейных брусьев или арокпозволит значительноповысить точность измерения касательных напряжений. Так при равныхнагрузках на измерительные элементы в приборе возникают примерно равные средние напряжения, однако вкрайних волокнах измерительных элементов прибора возникают. напряженияпротивоположного знака, поэтомукрепление на них активного и компен-.сационного тензодатчиков позволяетповысить чувствительность предлагае-.мого прибора по сравнению с прототипом почти в два раза, а применение двух измерительных элементови соединения четырех наклеенных наних тензорезисторов в мостовую схемупозволяет повысить цувствительностьприбора еще в два раза, что особенно, важно, так как величина касательных напряжений по стволу свай различных конструкций в различных грун;товых условиях составляет 0,005.+