Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований

Союз Советских оциалистических Республик КОМУ СВИДЕТЕ У(51) М. К Е 02 Р 1/02 0 01 М 33/24 Гасударственные комите СССР юл лете и ь Хо ния 28.06.82 3.06.82. 3) УДК 624.131.(72) Авт М. Смуров и Ю. Р Перк изо ретени осударственныи дорожныи проектно-изыскательскиии научно-исследовательский институт Гипродорнии(71) Заявитель 4) УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ НАСЫПНЫХ СООРУЖЕНИЙ И ОСНОВАНИЙочносто ен- ов ся тем, чна пряжя грунт ентов струкм фиксацииструктуры а блок фикпружины, мешаюшимком с делет шарнирно посредством остигаетрованияостоянией-элемс блокоэлементшара,в видес переым штоэеменентами Поставленная цель дв устройстве для моделино-деформированного свключающем блок моделтуры гр нта, связанныйдеформаций, каждыйгрунта выполнен в видесации деформацийохватываюгцей цилиндрся в нем подпружиненнниями, причем каждыйсвязан с соседними элемблока фиксации. Изобретение относится к строительству в частности к устройствам моделирования напряженно-деформированного состояния и исследования работы земляного полотна автомобильных дорог и его основания, и может быть использовано при инженерно- строительных изысканиях.Известно устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния сооружений и оснований методом фотоупругости, содержащее модель исследуемого сооружения, блок моделирования собственного веса сооружения в виде центрифуги и блок фиксации деформаций в виде оптически чувствительного материала, покрывающего модель, и аппаратуры для исследования деформаций 1.Недостатками этого устройства являются громоздкость дорогостояшего оборудования, сложность нанесения покрытия из оптически чувствительного материала на модель, сложность подбора подобных материалов для модели и необходимость в высококвалифицированных специалистах для исследования и обработки результатов мо. делирования. Наиболее близким по технической сушности к предлагаемому является устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований, включающее блок моделей- элементов структуры грунта, связанный с блоком фиксации деформаций 2.Недостатком известного устройства является низкая точность измерений.Цель изобретения - повышение т ти исследований.5 1 о 15 20 25 зо З 5 фор,иула изобретения 40 4550 На фиг.- изображена модель исследуемого грунтового массива; на фиг. 2 взаимосвязь сменных грузов модели.Устройство состоит из рамы 1 с двумя прозрачными стенками из оргстекла, сменных грузов 2 шаровой формы. Грузы при помощи шарниров 3 соединены с фиксирующим устройством, выполненным в виде цилиндра 4 и перемещающегося в нем штока 5 с делениями, подпружиненного пружиной 6 малой жесткости. Шток с цилиндром размещены внутри сменной пружины 7, закрепленной на соединенных с шаровыми поверхностями грузов концами штока и цилиндра.Устройство работает следующим образом.Для моделирования грунтового основания размеры модели, количество грузов 2, их масса и жесткость пружин 7 подбираются в соответствии с теорией подобия. Установленная в раме 1 с прозрачными стенками в вертикальное положение модель деформируется под собственным весом шаровых грузов. Пружины 7 в зависимости от условий их работы сжимаются или растягиваются, а величина деформации пружин фиксируется по делениям на штоке 5. Люфт штока исключается пружиной 6. Для определения величины возникающих напряжений пружины 7 вместе со штоком 5 и цилиндром 4 предварительно тарируются.На модель основания в зависимости от условий прикладывается распределенная или сосредоточенная нагрузка Р. Деформации (напряжения) основания от нагрузки Р определяются также, как и от собственного веса.ри необходимости моделировать ограниченные условия боковой деформации основания модель собирается вплотную к торцевым стенкам рамы.В случае моделирования слоистого основания модель делится на слои, например, по линии 1 - 1. При этом масса грузов 2 и жесткость пружин 7 в каждом слое подбирается в соответствии с моделируемыми условиями.Устройство позволяет моделировать основание, армированное, например, синтетическими материалами. Для этого достаточно соответственно изменить жесткость пружин 7 по линии 1 - 1.Моделирование откоса земляного полотна может осуществляться, например, по линии 11 - 11 (или иной конфигурации), Все остальные условия моделирования, например слоистость, армирование откоса и др., выполняются так же, как и при моделировании основания, Для моделирования всей насыпи внешние блоки по линии 11 - 11 не монтируются с двух сторон модели. Подобным же образом может быть смоделирована выемка в земляном полотне автомобильной дороги. При этом за счет изменения жесткости пружин 7 и массы грузов 2 в нижней части модели можно моделировать как прочное, так и слабое основание насыпи или выемки. Появление остаточных деформаций в пружинах 7 моделирует процесс разрушения. Следовательно, предлагаемое устройство позволяет моделировать однородное основание различной прочности с распределенной или сосредоточенной нагрузкой; слабое основание, армированное, например, синтетическими материалами; слоистое о нование; однородный откос с основанием различной прочности; армированный откос; насыпь или выемку автомобильной дороги с основанием различной прочности. При этом модель фиксирует как сжимающие, так и растягиваюшие напряжения, а изменение формы отдельных блоков показывает возникновение касательных напряжений. При правильном подборе жесткости пружин 7 и массы грузов 2 моделируется и процесс разрушения. Размеры предлагаемого устройства значительно меньше по сравнению с известным,Таким образом, путем монтажа и демонтажа отдельных блоков модели осуществляется моделирование напряженно-деформированного состояния различных насыпных сооружений и оснований, что значительно упроньает устройство для моделирования по сравнению с известными, поскольку не требует сложного подбора моделирующих материалов и нанесение на них слоя фотоактивного материала. Определение величины деформаций и напряжений производится непосредственно по шкалам делений на модели или по тарировочным графикам и не требует специального оборудования и сложной расшифровки результатов. Устройство для моделирования напряженно-деформированного состояния насыпных сооружений и оснований, включающее блок моделей-элементов структуры грунта, связанный с блоком фиксации деформаций; отличающееся тем, что, с целью повышения точности исследований, каждый элемент структуры грунта выполнен в виде шара, а блок фиксации деформаций - в видепружины, охватывающеи цилиндр с перемещающимся в нем подпружиненным штоком с делениями, причем каждый элемент шарнирно связан с соседними элементами посредством блока фиксации. Источники информации,принятые во внимание при экспертизеСоставитель В,ко Тсхред , Гайка( Тираж 09 ПИ Государственного ком делам изобретений и о Москва, Ж - 35, Раушска П Патент, г. Ужгород, 13035, иал П Редактор В. ЛазареЗаказ 439639ВНИИ 1 иту)ниииКрр(к гор В. С и ниик;)и1 однино(итета СССРткрытийя на 6., д. 4)5ул. Проектная, 4