книги из ГПНТБ / Основания и фундаменты сборник статей молодых специалистов. - Хабаровск [б. и.], 1974. - 82 с. ил. - Библиогр. в конце ст. - Тираж не указ. - Текст непосредственный. Описано по обл. без тит. л

ПРЕДИСЛОВИЕ JPEHAKTOPA

Рост темпов строительства на Дальнем Востоке поставил ряд новых вопросов перёд строительной наукой. Природно-климати­

ческие особенности Дальнего Востока, такие, как широкое распрост­ ранение пучинястых грунтов, сложная зависимость глубины промер­ зания от климатических и других местных факторов, требуют про­ ведения целого ряда исследований по вопросам инженерного мерз­ лотоведения. Другим вопросом, требующим решения, является по­ вышение культуры строительства свайных фундаментов, широко при­ меняемых на Дальнем Востоке.

Статьи, помещённые в данном сборнике, содержат результа­ ты, способствующие решению указанных проблем..

В статьях В.Е.Абрамова рассматриваются вопросы динамики погружения свай и определения присоединённой массы грунта, вли­ яющей на характер колебаний свай при забияке и во время зксвдуа-

тацин

В статьях В.И.Быковой изучены глубины промерзания глинис­ тых грунтов в зависимости от различных факторов.

В статьях А.Г.Беккера приведены результаты эксперименталь­ ных исследований работы гибких подпорных стен в промерзающих пучинястых грунтах', Приведены уравнения задачи взаимодействия гайкой стенки с промерзающим пучикистыы грунтом. Получен чис­ ленный алгоритм этого решения для ЭВМ.

Все публикуемые работы заслушаны и одобрены на заседаний,

ученого Совета ДалъНИЖИМа.

А.В.Стоценко

ЭИ»*МПЛЯ1* 4?Ps

ЧИТАЛЬНОГО ДАЛА

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ ПРОЦЕССА ПОГРУЖЕНИЯ СВАИ ТРУБЧАТЫМ ДИЗЕИЬ-МОДОТШ

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИИ .

Х(.Х,,Х4,Х*,Х*Хл - координаты соответственно: поршня, шабота, наголовш ка, сваи, грунта, пробки;

tru,nb,rrtitft\b,ms - массы, соответствующие координатам;

- соответственно: объём rasa , температура газа , давление газа, координата поршня или шабота.см, и момент времени,сек при максимальной (в конце цикла) вы­ соте подъёма поршня;

“ тоже в момент начала падения поршня;

^ХЛ,Ха, Та - то же в момент закрытия продувочиовыхлопных окон (начало сжатия);

^X.Pi^Xt.Ti. - то же в момент соприкосновения поршня

я шабота (конец политрепного сжатия, начало индукционного периода);

- то же в конце индукционного периода в

момент изохорного горений топлива (начало изобарного рас­ ширения);

Vi,Tt,Pgj У Т* - то же в момент окончания изобарного рас­ ширения (начало политронного расширения);

Vt,%,Pi, X/, Tg - то же в момент окончания политроплого расширения (сброс избыточного давления);

е*. я . « г -соответственно; площади поперечного се­ чения п о р т я и сваи; боковой поверхности с ы н , соприка­ сающейся о грунтом;

е

р = !,25~iiS- степень предварительного расширения;

мало. Главное внимание уделялось разработке и уточнению методов динамических испытаний несущей способности свай и

затраты времени на подготовительные операции можно устано­ вить достаточно точно, То продолжительность самого погру­

большая сложность*и многообразие физических явлений, проте­ кающих при забивке свай . Вторая причина - высокая трудоём­ кость и стоимость натурных и лабораторных экспериментов.

Попытки аналитического решения задачи ведут к непреодолимым

7.

действующих ЭВМ / § / . В настоящей работе предложена матема­ тическая модель процесса погружения свай трубчатым дизель-

молотом, которая может быть реализована и исследована на ЭВМ,

I . МЕХАНИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Механическая модель системы "молот-свая-грунт" пока­ зана на ри с.1 . В систему входят следующие массы:

-ударная часть молота (поршень)}

-шабот;

-наголовник;

-свая;

-приведенная масса грунта.

I . I . Основные допущения

Свая, молот и грунт, с точки зрения механики,представ­ ляют собой систему соударяемЫх тел . Для упрощения математи­ ческого описания системы введем следующие допущения:

- молот, наголовник, сваю и грунт будем считать абсолютно твердыми телами, а их массы-сосредоточенными в центрах тяжести;

- удар молота по наголовнику и по свае считаем центральным;

- упругие, пластические и вязкие свойства отдельных тел будем моделировать промежуточными элементами, распо­ ложенными между телами;

- массой упругих прокладок пренебрегаем.

Справедливость представления масс молота и наголов­ ника абсолютно твердыми телами не вызывает сомнений. Для свай это условие справедливо в том случае, когда их длина не превышает 1/3 ♦ 1/5 длины волны напряжений [X] .

9.

Таким образом, предельные длины свай, для которых прием­ лема идеализация абсолютно твердым телом,составляют:

8 4 L ^ 16м *

Практически предложенная механическая модель, может при­ меняться при длинах свай

L 4 / 2 M .

Для более длинных свай требуется учет волнового характера распространения напряжений.

Приведенная масса грунта характеризует его инерцион­

ные свойства. Применение понятия о приведенной массе грунта позволяет отказаться от рассмотрения вопроса о распростране­ нии волн напряжений и деформаций в грунтовом полупростран-

с«ве, сводя задачу к составлению и решению обыкновенных дифференциальных уравнений.

Систему "молот - свая - грунт" удобно разделить на

Погружение сваи будем рассматривать в процессе одного

L-го цикла, принимая в начале цикла TQ- 0 и ХоС~ О .

10. ,

2 , ФИЗИКА РАБОТЫ ДИЗЕЛЬ-МОЛОТА

Дизель-молоты относятся к группе прямоцействующих двухтактных двигателей внутреннего сгорания. Анализ рабо­ ты двигателя производится на основе индикаторных диаграмм,

полученных вкспериментально 1^,7J . Исследования раз­ личных авторов показали, что каждый цикл работы молота можно разбить н а следующие участки:

1)падение поршня из верхней точки до закрытия всасывающе-выхлопных окон;

2)политропное сжатие воздуха в цилиндре;

3)удар поршня о шабот, индукционный период

'промежуток времени между ударом и взрывом горю чего);

4)взрыв горючего при постоянном объеме;

5)горение горючего при переменном объеме и по­

В.Н.Вязовикиным получены экспериментальные данные

очисленных значениях основных параметров современных трубчатых дизель-молотов, позволяющие построить методику

А.В,Каракудева , в которой делается попытка связать проте­ кание процессов горения и удара с осадкой сваи .

А.В.Каракулев показал, что погружение происходит как за счет анергии удара, так и за счет давления г а зо в , о б р азе -

и.

»

веш ался в результате горения : топлива?. Опыт показал следующее: несмотря на то, что энергия газов, затрачи­ ваемая на погружение сваи составляет 8%, а энергия уда­ ра-92^ от общей энергии погружения,усадка сваи от дей­ ствия силы давления гаэов составила примерно 40^. Эго объясняется особенностями сопротивления грунта. В резуль­ тате удара нарушается сцепление между грунтом и сваей,

после чего сопротивление грунта резко падает к моменту взрыва горочего, С увеличением глубины забивки влияние взрыва горючего на осадку сваи снижается, так как воз­ растает общее сопротивление грунта.

Исследование э т и процессов может быть произве­ дено с помощью математической модели, описанной ниже.'

3 . ДИФФЕРЕНЦИШШЕ УРАВНЕНИЯ ПОДСИСТЕМЫ МОЛОТ - НАГОЛОВНИК ( М )

Для практического описания процессов, происходя­ щих в дизель-молоте, воеяояьзуемся расчётной диаграммой

(ряс.2 ) . Отличия расчётной дяаграшн от реальной сле­ дящ ие:

- таит» горения с —у и у - 1 параллельны осям соответственно, 9 и V •

-процессы сжатия и расширения газов считаются политропными с постоянными показателями политропа;

-открытие и закрытие всаснвающе-выхлошыг окон

считается мгновенным, поэтому участок диаграммы

считается вертикальным;