устройство для определения несущей способности моделей свай

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МОДЕЛЕЙ СВАЙ, включающее рабочую камеру, крышку с отверстием для размещения в камере модели сваи, нагрузочные приспособления для бокового и осевого нагружения модели сваи и измерительные приборы, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции и процесса испытаний при сокращении времени и повышении точности определения, оно снабжено группами прижимных элементов в виде пластин из пьезоэлектрического материала, подключенных к источнику электроэнергии и электроизолированных одна от другой, и закрепленными на них диэлектрическими пластинами, а нагрузочное приспособление для бокового нагружения модели сваи выполнено в виде прижимных пластин, установленных в камере, каждая из которых соединена с одной из стенок с возможностью горизонтального перемещения, при этом группы прижимных элементов закреплены на прижимных пластинах по высоте, а диэлектрические пластины закреплены на пластинах прижимных элементов со стороны, обращенной внутрь камеры.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительству, в частности к устройствам для изучения характера силового воздействия на сваи и определения их несущей способности в зависимости от изменения грунтовых условий.

Известен стенд для исследования совместной работы системы "сваебойная машина - свая - грунт", включающий фундамент с вертикальным каналом, грунтовый лоток с подвижной боковой стенкой и съемным днищем, зажимное и измерительное приспособления.

Наиболее близким техническим решением является устройство для определения несущей способности моделей свай в грунте, включающее рабочую камеру, жестко связанную с ней крышку с отверстием, расположенную в рабочей камере эластичную оболочку из трубчатого материала, уложенного по спирали, контрольно-измерительные приборы, привод, причем рабочая камера разделена горизонтальными кольцевыми перегородками.

Недостатками этих технологических решений являются громоздкость конструкции, сложность процесса испытания и длительность их проведения. Кроме того, с помощью известных устройств нельзя осуществить испытания в точном соответствии с условиями, характерными для различных типов мерзлых и талых грунтов, расположенных на разных глубинах и имеющих различную температуру.

Цель изобретения - упрощение конструкции и процесса испытаний при сокращении времени и повышении точности определения.

Цель достигается тем, что устройство для определения несущей способности моделей свай, включающее рабочую камеру, крышку с отверстием для размещения в камере, модели сваи, нагрузочное приспособление для бокового и осевого нагружения моделей сваи и измерительные приборы, согласно изобретению снабжено группами прижимных элементов в виде пластин из пьезоэлектрического материала, подключенных к источнику электроэнергии и электроизолированных друг от друга и закрепленными на них диэлектрическими пластинами, а нагрузочное приспособление для бокового нагружения модели сваи выполнено в виде прижимных пластин установленных в камере, каждая из которых соединена с одной из стенок с возможностью горизонтального перемещения, при этом группы прижимных элементов закреплены на прижимных пластинах по высоте, а диэлектрические пластины закреплены на пластинах прижимных элементов со стороны, обращенной внутрь камеры.

На фиг. 1 изображена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит рабочую камеру 1, крышку 2 с отверстием, погружающее приспособление 3 с динамометром 4, модель сваи 5, механические обижимные приспособления, выполненные в виде П-образных струбцин, жестко связанных посредством болтовых соединений с прижимными пластинами 7, изготовленными из того же материала, что и струбцины 6 (например, из стали), винтов 8 (способных вворачиваться в стенки рабочей камеры 1), пружин 9, П-образные струбцины вставлены в отверстия стенок рабочей камеры 1.

На прижимных пластинах 7 дополнительно установлены гибкие диэлектрические пластины 10 и группы прижимных элементов 11, расположенные на различной высоте модели сваи, например, по четыре в каждой группе. Причем прижимные элементы 11, выполненные из пьезоэлектрических пластин, в виде прямоугольных параллелепипедов, электрически изолированы друг от друга и от прижимных пластин 7 диэлектрическими прокладками 12 и скоммутированы с электрической сетью напряжением 20 В через делитель напряжения 13 и полупроводниковый выпрямитель 14 посредством электрических контактов 15 и электропроводов 16. Диэлектрическими пластинами и группами прижимных элементов образована модель грунта.

Устройство работает следующим образом.

Винтами 8 механических обжимных приспособлений создается предварительное механическое обжатие модели сваи 5, размещенной между гибкими диэлектрическими пластинами 10 модели грунта, который постоянно находится в рабочей камере 1.

Величина механического обжатия фиксируется динамометрами (не показаны), установленными, например, между каждой П-образной струбцины 6 механического обжимного приспособления и вертикальной стенкой рабочей камеры 1. Затем от электрической сети через полупроводниковый выпрямитель 14 и делитель напряжения 13 подается электрическое напряжение на группы прижимных элементов модели грунта, создающей дополнительные обжатия моделей сваи за счет обратного пьезоэффекта.

После установки на крышку 2 погружающего приспособления 3 вращением его винта создается возрастающая осевая нагрузка на модель сваи 5 до максимальной силы, вызывающей срыв моделей сваи (т. е. начало ее поступательного движения в вертикальном направлении), которая фиксируется динамометром 4. По полученным данным определяют несущую способность модели сваи.

Снабжение устройства группами прижимных элементов и гибкими диэлектрическими пластинами предназначено для имитации вечномерзлого грунта. При этом расположение групп прижимных элементов по высоте модели сваи и возможность контакта их с источником электрического напряжения обеспечивает воздействие, соответствующее воздействию на сваю различных типов грунтов, расположенных на различной глубине и имеющих равную температуру. Выполнение прижимных элементов в виде пьезоэлектрических пластин предназначено для преобразования электрической энергии в механическую на основе обратного пьезоэффекта.

Гибкие диэлектрические пластины (изготовленные, например, из гетинакса) позволяют сглаживать, т. е. получать плавное изменение сил обжатия, создаваемых каждой группой прижимных элементов 11 (см. фиг. 1) по длине модели свай 5, они также предохраняют прижимные элементы 11 от разрушения. Кроме того, варьируя материалами гибких диэлектрических пластин 10 и модели сваи 5 механическими свойствами их поверхностей (например, шероховатостью), расширяют диапазон физико-механических свойств модели грунта.

Изобретение позволяет уменьшить габариты устройства, упростить его конструкцию, процесс испытаний, сократить число операций и время испытаний. Кроме того, данное устройство позволяет определять несущую способность свай для различных типов и видов грунтов (мерзлый, талый, песчаный, глинистый и т. п. а также их сочетаний) и с учетом различных реологических факторов.

(56) Авторское свидетельство СССР N 1028789, кл. E 02 D 33/00, 1982.

Авторское свидетельство СССР N 642426, кл. E 02 D 1/00, 1976.