Введение к работе
Актуальность теш. Основания многих зданий и сооружений испытывают длительные динамические воздействия от работы машин и промышленного оборудования, которые в зависимости от интенсивности и характера воздействия, могут вызывать развитие неравномерных осадок фундаментов« нарушать работу точного оборудования, затруднять технологические процессы, оказывать вредное фнзиологяческое воздействие на людей. Одной из основных причин, обусловливающей развитие указанных факторов, является некорректное определение расчетных значений параметров колебаний фундаментов из-за несовершенства расчетных схем системы машна-фувдамент-грунт или неточних данных о динамических характеристиках грунта. Основным недостатком практически всех расчетных моделей грунтового основания является отсутствие обоснованно разработанной методики определения динамических характеристик грунтов. Несмотря на серьезную помощь, которую оказали проектировщикам разработанные СНиП 2,02.05-87 "Фундаменты малин с динамическими нагрузками", динамические расчеты оснований ц фундаментов остаются достаточно трудоемкими и специфичными. Применяемые методы определения динамических характеристик оснований фундаментов машин базируются на штемповых вибрационных испытаниях грунтов в процессе проведения инженерно-геологических изысканий. При этом необходимо точно и оперативно производить обработку большого количества полученной информации о колебаниях. Если учитывать увеличение количества проектируемых объектов с динамическими нагрузками, рост темпов производства работ, то станет очевидным, что применяемые методики обработки результатов штампових вибрационных испытаний для определения динамических характеристик грунтов, в большинстве случаев не могут удовлетворять задачам проектирования.
Таким образом, при динамическом расчете оснований и фундамен-
тов возникает задача выбора адекватной «одели динамической системы фундамент-гр/нт путем оптимального определения ее параметров по результатам эксперимента. Эффективное решение этой задачи возможно методом теории идентификации, имеющей уже успешное применение в различных областях науки и техники. Она позволяет по данным эксперимента определять оптимальные параметры принятой математической подели, кроме того, методы идентификации оказываются полезными и для обработки результатов экспериментальных исследований, а также дают возможность максимально автоматизировать процесс расчета и проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками.
В данной работе рассмотрены вопросы теоретического обоснования, реализаций и практического использования метода теории идентификации для определения динамических характеристик грунтовых оснований.
Цель и задачи диссертации. Целью данной работы является разработка расчбтво-экспериментально'го метода определения динамических характеристик системы фундамент- грунт, основанного на положениях теории идентификации с использованием численных методов и дШ и последующее применение метода для решения практической задачи -определение динамических характеристик лессовых грунтов различной влажности и плотности.
В соответствии с поставленной целью в задачи исследований входили:
анализ методов динамического расчета оснований и фундаментов, методов определения динамических свойств грунтов и выбор математи ческой модели грунта для дальнейших исследований;
разработка методики идентификации динамических характеристик системы фундамент-грунт по экспериментальным амплитудно-частотным характеристикам / АЧХ /;.
разработка алгоритма и программы идентификации динамических характеристик на ЭВМ;
анализ исследований динамических свойств лессовых грунтов естественного сложения и уплотненныхj
разработка методики и проведение полевых вибрационных испытаний опытного фундамента на лессовых грунтах различной влажности и плотности;
сравнительный анализ значений динамических характеристик системы фундамент-грунт, полученных по методике СНиП и по предлагаемой методике идентификации.
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
разработан метод идентификации линейной динамической системы фундамент-грунт по экспериментальным АЧХ, обеспечивающий определение наиболее достоверных значений динамических характеристик системы;
разработана и реализована на ЭВМ методика и,вычислительная программа численного решения задачи идентификации динамических характеристик системы фундамент-грунт;
проведена идентификация динамических характеристик реальной
с*стеыы - опытный фундамент на лессовом основании различной влажности и плогности, установлено, что найденные динамические характеристики системы дают лучшее приближение к реальным условиям, чем характеристики, полученные по методике СНиП 2.02.05-87;
- установлено, что увеличение влажности лессовых грунтов приводит
к уменьшению значений коэффициентов упругого равномерного сжатия;
уплотнение лессовых грунтов гидровзрывным методом приводит к неко
торому снижению уровня колебаний, способствует увеличению жесткос
ти основания, значение коэффициента упругого равномерного сжатия
возрастает, а модуль затухания уплотненных грунтов несколько мень
ше по сравнению с грунтами природного сложения и влажности.
6.
Практическая ценность и внедрение результатов работы. Раэра-. боташ эффективная методика, алгорити и вычислительная программа на алгоритмическом языке ФОРТРАН-77 для определения динамических характеристик грунтов, необходимых для расчета фундаментов под машины с динамическими нагрузками. Применение их существенно сокращает трудоемкость и длительность, а также стоимость инженерно-геологических изысканий, позволяет автоматизировать процесс-расчета и проектирования фундаментов под машины с динамическими нагрузками.
Результаты исследований и разработанные методики получили внедрение при проектировании и строительстве объектов Тав-Кумыр-ского завода полупроводниковых материалов на лессовых просадочных грунтах в Киргизии.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены, обсуждены и одобрены на НУ научно-технической конференций МИСИ им.В.Б.Куйбышева /Москва, 1986г./, республиканском совещании "Устройство искусственных оснований под возводимые здания и сооружения на просадочных грунтах сейсмических районов Таджикской ССР /Душанбе, 1986г./, кафедре специальных строительных работ ЦМИПКС /Москва, 1983 г. и І99Г г./.
Объем работы. Диссертация состоит из четырех разделов, введе' ния, выводов, списка литературы из 105 наименований и приложения. Обший объем работы 117 страниц, в т.ч. основного текста 80 страниц, 8 таблиц, II рисунков. "
На защиту выносятся следующие основные положения диссертации
методика и алгоритм идентификации динамической системы фундамент-грунт по экспериментальным АЧХ;
результаты экспериментальных вибрационных испытаний опытного фундамента на лессовых грунтах различной влажности и плотности;
результаты и вывода определения динамических характеристик лес-
совых грунтов различной влажности и плотности по методу идентификации;
- сравнительный анализ значений динамических характеристик лессовых грунтов, необходимых для расчета оснований и фундаментов под машины с динамическими нагрузками для лессовых грунтов естественной влажности и плотности, увлажненных и уплотненных гидр^-взрывнш способом.