Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Иванов Василий Викторович

Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя
<
Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Иванов Василий Викторович. Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя : диссертация ... кандидата технических наук : 05.02.13 / Иванов Василий Викторович; [Место защиты: Иван. гос. архитектур.-строит. ун-т].- Москва, 2010.- 154 с.: ил. РГБ ОД, 61 10-5/1891

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Современное состояние проблемы вибропогружения каркасов свай в бетонную смесь, его моделирования и расчета

1.1 Общая характеристика машин для вибрационного погружения 12

1.2 Обзор способов соединения вибропогружателя с погружаемым элементом, конструкций наголовников и технология погружения свай 16

1.3 Анализ конструктивных схем и основные направления развития оборудования для вибропогружения 20

1.4 Анализ методик расчета вибропогружателей 25

1.5 Постановка задачи исследования 48

Выводы по главе 1 49

Глава 2 Теоретические исследования возможности самосинхронизации роторов вибропогружателя, разработка его динамической модели

2.1 Предлагаемое конструктивно-технологическое решение 50

2.2 Расчетная схема самосинхронизирующегося вибропогружателя и ее обоснование 52

2.3 Динамическая модель движения рабочего органа и валов вибровозбудителей 55

2.4 Исследование уравнений движения вибропогружателя 57

2.5 Анализ результатов исследований самосинхронизирующегося вибропогружателя 59

Выводы по главе 2 69

Глава 3 Разработка конструкции вибропогружателя с клеммовым креплением на каркасе сваи

3.1 Описание конструкции, реализующей предложенную динамическую модель вибропогружателя с клеммовым креплением 71

3.2 Расчет конструктивно-технологических параметров вибропогружателя и клеммы 75

3.3 Область применения и технология погружения каркасов свай с помощью нового вибропогружателя 78

Выводы по главе 3 80

Глава 4 Экспериментальные исследования возможности самосинхронизации роторов и вибропогружателя, и параметров колебаний погружаемого элемента

4.1 Цели экспериментальных исследований лабораторного стенда вибропогружателя 81

4.2 Конструкция лабораторного стенда самосинхронизирующегося вибропогружателя, измерительная аппаратура и применяемые материалы .. 81

4.3 Методика проведения экспериментов, порядок проведения работ и статистической обработки результатов измерений 87

4.4 Анализ результатов экспериментальных исследований самосинхронизирующегося вибропогружателя 91

4.5 Анализ результатов расчетных и экспериментальных исследований самосинхронизирующегося вибропогружателя 113

Выводы по главе 4 114

Глава 5 Технологическое и техническое приложение результатов работы

5.1 Сведения о практическом использовании результатов работы 115

5.2 Результаты производственных испытаний 116

5.3 Результаты расчета технико-экономической эффективности нового вибропогружателя 118

Выводы по главе 5 127

Общие выводы по результатам выполненной работы 129

Библиографический список 131

Приложения

Введение к работе

Актуальность темы диссертации

Буронабивные и буроинъекционные сваи находят все более широкое применение в строительстве в условиях плотной застройки крупных городов, в частности в г. Москве, где применение более экономичных забивных свай существенно ограничено из-за оказываемого при забивке динамического воздействия на близлежащие строения.

В практике устройства буровых свай часто применяется метод заполнения скважины бетонной смесью одновременно с подъемом буровой колонны для исключения обрушения стенок и попадания грунта в забой. Таким образом, арматурный каркас приходится погружать в скважину уже заполненную бетонной смесью.

Технологическая операция погружения и установки каркаса сваи является весьма трудоемкой и ответственной. Погрешности при бурении, уплотнение бетона в нижней части скважины, выпадение камней из стенок затрудняют погружение каркаса, что увеличивает время изготовления сваи.

Наиболее эффективными машинами для погружения арматурных каркасов свай в бетонную смесь зарекомендовали себя вибропогружатели.

В этих машинах вибровозбудитель направленного действия жестко связан с арматурным каркасом сваи и сообщает ему периодические колебания, направленные вдоль оси. При этом знакопеременное воздействие погружаемого элемента на бетонную смесь увеличивает ее подвижность и снижает кажущийся коэффициент сухого трения, а сила тяжести обеспечивает погружение каркаса в скважину.

Применение серийных вибропогружателей, предназначенных для свай и шпунта, при погружении каркасов связано со сложностью их установки. Существующие конструкции предполагают установку вибропогружателя на верхний торец каркаса без жесткого крепления, либо жестко с помощью болтового соединения, первый вариант приводит к появлению ударного воздействия, что деформирует каркас и иногда нарушает его установку в скважине, второй усложняет и удорожает конструкцию в целом.

Вибропогружатели, предназначенные для погружения в грунт сваи или шпунта, имеют достаточно высокую массу, излишнюю при использовании для погружения арматурных каркасов, не обладающих необходимой жесткостью.

Учитывая все вышеперечисленное можно сделать вывод об актуальности создания относительно легкого, быстросъемного вибропогружателя, который можно устанавливать на каркасе на требуемой высоте, что существенно упростит технологический процесс изготовления свай. Применение клеммового зажима с гидравлическим приводом позволит повысить безопасность и производительность работ. Приближение вибропогружателя к устью скважины улучшает уплотнение бетонной смеси в верхней части сваи.

Объект исследований – новая конструкция самосинхронизирующегося вибропогружателя.

Предмет исследований – динамика, условия самосинхронизации и область применения нового вибропогружателя.

Цель работы – создать самосинхронизирующийся вибропогружатель с клеммовым креплением. Теоретически и экспериментально обосновать область применения предлагаемого вибропогружателя и доказать возможность его устойчивой самосинхронизации. Разработать клеммовое крепление для каркасов буронабивных свай.

Для достижения цели были сформулированы следующие задачи:

  1. Обосновать расчетную схему самосинхронизирующегося вибропогружателя, составить дифференциальные уравнения движения системы с учетом влияния вязкого сопротивления бетонной смеси погружению каркаса.

  2. Определить параметры режима самосинхронизации вибровозбудителей в зависимости от глубины погружения каркаса, соотношения упругих и пластических характеристик бетонной смеси и начального положения дебалансов.

  3. Выявить зависимости величины виброускорения и виброскорости точек каркаса от глубины погружения при различных направлениях вынуждающей силы: по оси или динамический винт.

  4. Разработать конструкцию вибропогружателя каркасов буронабивных свай малого диаметра 250-350 мм.

  5. Экспериментально проверить работоспособность вибропогружателя и его клеммового крепления на арматурный каркас.

Научная новизна работы:

1. Разработана математическая модель взаимодействия вибропогружателя арматурных каркасов свай и бетонной смеси, учитывающая динамику процесса погружения, действие диссипативных сил сопротивления и ограниченную мощность приводных электродвигателей.

2. На основе разработанной модели исследована и доказана возможность самосинхронизации двухвального центробежного вибровозбудителя, не имеющего жесткой кинематической связи между валами в механической диссипативной системе с двумя степенями свободы, одна из которых обусловлена возвратно-поступательными, а вторая угловыми колебаниями системы.

3. Определены параметры режима самосинхронизации вибровозбудителей в зависимости от глубины погружения каркаса, соотношения упругих и пластических характеристик бетонной смеси и начального положения дебалансов.

4. Выявлены зависимости величины виброускорения и виброскорости точек каркаса от глубины погружения при различных направлениях вынуждающей силы: по оси или динамический винт.

Практическая значимость:

1. Разработана программа для численного решения уравнений математической модели вибропогружателя.

2. Доказана возможность применения самосинхронизирующегося двухвального вибровозбудителя, не имеющего кинематической связи между дебалансными валами, для погружения каркасов буронабивных свай в бетонную смесь, подтвержденная актами внедрения.

3. Разработана новая конструкция вибропогружателя с клеммовым креплением на арматурном каркасе сваи, которое позволяет перемещать вибровозбудитель вдоль каркаса по мере его погружения. Конструкция защищена положительным решением о выдаче патента на изобретение от 02.12.2009, заявка № 2008150396/03(066146), патент № 2386750.

Реализация работы:

Результаты работы внедрены на ряде объектов фирмы ООО МПО РИТА, при устройстве буронабивных свай по РИТ-технологии (г. Москва).

Апробация работы:

Основные положения работы доложены на: НТС кафедры МОПСИ МГСУ, Москва, 2007г; на НТС кафедры МОиДМ МГСУ, Москва, 2008г., научно-техническом совете ГУП НИИМосстрой, 2008 г; НТС кафедры «Механическое оборудование предприятий строительных материалов изделий и конструкций» Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова, Белгород, 2008г; НТС кафедры ПСМ «Ивановского государственного архитектурно-строительного университета» 2009г.

Личный вклад автора состоит:

1. В проведении теоретических исследований динамики самосинхронизирующегося вибропогружателя арматурных каркасов свай.

2. В проведении испытаний и получении результатов экспериментальных исследований динамики разработанного вибропогружателя.

3. В разработке программы для численного решения уравнений динамики вибропогружателя арматурных каркасов свай.

4. В анализе результатов расчётов и сравнении их с результатами экспериментальных исследований.

5. В разработке конструкции клеммового крепления и запорного устройства вибропогружателя арматурных каркасов свай.

6. В теоретическом и экспериментальном доказательстве самосинхронизации двухвального вибровозбудителя без дополнительного обеспечения третьей степени свободы при погружении арматурных каркасов свай в бетонную смесь.

На защиту выносятся:

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследований динамики самосинхронизирующегося вибропогружателя арматурных каркасов свай.

2. Программа для расчета динамических характеристик самосинхронизи -рующегося вибропогружателя каркасов свай в бетонную смесь, с учетом ограниченной мощности электродвигателей и сопротивления среды.

3. Конструкция клеммового крепления и метод погружения арматурных каркасов буронабивных свай.

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ в том числе, 2 работы в изданиях, предусмотренных перечнем ВАК, 1 положительное решение на патент на изобретение.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, 5-и глав, основных выводов, списка литературы (154 наименования) и приложений. Объем диссертации составляет 152 страницы, включая 12 таблиц, 59 иллюстраций.

Обзор способов соединения вибропогружателя с погружаемым элементом, конструкций наголовников и технология погружения свай

Жесткое соединение вибропогружателя со сваей осуществляется либо механически с помощью конусного самозаклинивающегося приспособления, состоящего из конусного стакана прикрепленного болтами к днищу корпуса вибровозбудителя, и конуса с опорной плитой закрепляемого на оголовке сваи болтами (рис. 1.4), либо при помощи наголовника снабженного гидравлическим или пневматическим зажимным устройством (рис. 1.5).

Наголовник (рис. 1.5) представляет собой стальной литой корпус в одной из стенок которого установлен упор, а в противоположной - гидравлический или пневматический поршень-прижим. В сечении наголовник соответствует форме погружаемой сваи.

Для погружения металлического шпунта применяется наголовник (рис. 1.6) с гидравлическим захватом. Он представляет собой стальной корпус, на одной из стенок которого установлен упор, а на противоположной - гидравлический прижим. Упор и прижим снабжены сменными губками из твердого сплава.

Для погружения свай оболочек и металлических труб диаметром 300-1200 мм применяется наголовник с переменной шириной захвата (рис. 1.7). Он представляет собой траверсу с двумя подвижно установленными гидравлическими захватами, схожими по конструкции с наголовником для погружения металлического шпунта. На траверсе установлен гидроцилиндр, позволяющий изменять расстояние между захватами для крепления труб различного диаметра.

Погружение свай вибропогружателем производится с самоходных кранов, оборудованных направляющей стрелой или без нее, а также с копров. В процессе погружения сваи наиболее трудоемкой и сложной операцией является соединение вибропогружателя с погружаемой сваей или шпунтом.

Во избежание гашения вибрации погружаемый элемент должен упираться в нижнюю плиту вибровозбудителя при одновременном жестком закреплении в наголовнике. Эта операция выполняется несколькими способами (рис. 1.8). [18,81,138] В первом случае вибропогружатель опускают на специальный настил, кантуют, после чего в его наголовник заводят шпунт и жестко закрепляют в нем. При подъеме шпунт испытывает значительные монтажные нагрузки и может деформироваться. Другой способ заключается в том, что вибропогружатель опускают в нижнее положение на крюке крана, после чего в него заводят голову шпунта или сваи и крепят шкворнем без затяжки. После подъема шпунт закрепляют окончательно.

В случае работы вибропогружателя с копра или самоходной установки, снабженной направляющими, технология процесса идентична забивке свай. При этом вибропогружатель со сваей соединяют с помощью специального самозаклинивающегося конического наголовника, снимаемого вручную, или автоматического наголовника, не требующего ручных операций. К железобетонным сваям-оболочкам вибропогружатель крепится специальным переходником.

Анализ конструкций наголовников, краткий обзор которых приведен выше, показал, что их использование для погружения арматурных каркасов буронабивных свай в бетонную смесь затруднительно. Это связано с тем, что верхний конец каркаса представляет собой «выпуск» т.е. не связанные друг с другом хлысты арматурных стержней длиной до 900 мм, предназначенный для заделки в ростверк, а представленные конструкции наголовников предполагают опирание на торцевую поверхность сваи, обжатие оголовка, либо стенки погружаемой трубы.

Расчетная схема самосинхронизирующегося вибропогружателя и ее обоснование

Требуемая величина вынуждающей силы без учета диссипативного сопротивления бетонной смеси [18,44, 93] определяется по формуле: где Ха - амплитуда колебаний вибровозбудителя, Ха =1,3 мм; тв- масса вибропогружателя с арматурным каркасом и приведенной массой бетонной смеси. В нашем случае для арматурного каркаса диаметром 200 мм, длинной 17 м, масса вибровозбудителя, каркаса и приведенная масса бетонной смеси [75, 122] принимается равной 400 кг. со - круговая частота колебаний. со=ЗООс-1. Таким образом, требуемая вынуждающая сила без учета диссипативного -сопротивления среды должна быть не менее 47 КН. Амплитуда колебаний системы, без учета диссипативного сопротивления, в месте установки вибровозбудителя определяется по формуле: п- число вибровозбудителей шт. п=2 Мст - статический момент массы дебалансов одного вибровозбудителя. Для вибровозбудителя ИВ 102-2,2 статический момент массы дебалансов ступенчато регулируется в пределах 20-40 кг см (20;26;32;36;38,8;40 кг см). принимаем Мст=20 кг см. А= 2 20/400=0,1 см; принимаем Мст=26 кг см. А= 2 26/400=0,13 см. Таким образом для обеспечения заданной амплитуды колебаний требуемый статический момент массы дебалансов составляет не менее 26 кг см. 2.2 Расчетная схема самосинхронизирующегося вибропогружателя и ее обоснование Для изучения условий работы, определения возможной глубины погружения каркаса в бетонную смесь и установления величины жесткости и вязкого сопротивления бетонной смеси, при которых выполняются условия самосинхронизации, исследуем динамику предложенного вибропогружателя.

Расчетная схема, используемая для исследований погружения арматурного каркаса в бетонную смесь, приведена на рис 2.2. На схеме: 1 -вибропогружатель, состоящий из двух вибровозбудителей круговых колебаний, установленных на общем клеммовом зажиме (клемма условно не показана); 2- погружаемый в бетонную смесь элемент (арматурный каркас сваи); З- бетонная смесь (заменяется упругими коэффициентами Cz, Са , и вязкими коэффициентами bz, ba,); mi, m2 - массы дебалансов первого и второго вибровозбудителей, соответственно; rl, г2 - эксцентриситет массы дебалансов первого и второго вибровозбудителей, соответственно; 2а — расстояние между осями вращения дебалансов; фь ф2 - угол поворота дебалансов в радианах отсчитываемый от положительного направления оси Z, против часовой стрелки; a - угол отклонения погружаемого элемента, в радианах отсчитываемый от положительного направления оси Z против часовой стрелки; h - расстояние от нижнего торца каркаса до места установки вибропогружателя (изменяется ступенчато по мере погружения каркаса в скважину, и перестановки вибропогружателя).

Схема действия вынуждающей силы двухвального вибровозбудителя при синхронно-синфазном вращении валов представлена на рис.2.3 При синхронно синфазном вращении валов и одинаковых дебалансных валах mi=m2, і і=Г2, соі=-ш2 . В таком случае общая вынуждающая сила двухвального вибровозбудителя будет представлять собой их векторную сумму, и ее величина составит Fa =2т2-г2-со2 -coscot. При вращении дебалансов в противоположные стороны вертикальные составляющие вынуждающей силы будут складываться друг с другом, а горизонтальные взаимоуничтожаться. Поскольку в реальных условиях диаметр арматурного каркаса несколько меньше диаметра скважины он имеет возможность вертикального перемещения вдоль оси Z, горизонтального вдоль оси X, и углового отклонения на угол а. Т.е рабочий орган обладает тремя степенями свободы, в связи с чем бетонную смесь можно заменить упругими Сх, Cz ,Са и вязкими bx, bz, Ьа связями. Рабочий орган для упрощения расчетов принимается абсолютно жестким, и его гибкостью пренебрегают. Перемещения арматурного каркаса в скважине, и перемещения корпуса вибровозбудителя вдоль, оси X определяются углом поворота а, в связи с чем, для упрощения расчетов учитываются только вертикальные и угловые связи. В связи с тем, что вынуждающая сила находится значительно выше центра тяжести системы каркас-вибропогружатель, а скважина заполнена бетонной смесью с достаточно высокой вязкостью ожидать больших перемещений вдоль оси X не следует, то есть ими можно пренебречь. Волновые явления, которые возникают при вибрировании длинных тонких стержней вдоль оси, в большой мере сглаживаются влиянием вязкого сопротивления бетонной смеси и неоднородностью конструкции каркаса (сварка, вязка, намотка спиральной арматуры).

В соответствии с [31, 33, 49] можно предполагать, что вращающий момент двигателя асинхронного типа с достаточной степенью точности определяется его статической характеристикой и соответственно зависит только от угловой скорости вращения ротора.

Расчет конструктивно-технологических параметров вибропогружателя и клеммы

Согласно данным изложенным в паспорте [1], вибровозбудители ИВ-105,2.2 имеют следующие технические характеристики: асинхронная частота вращения дебалансного вала пас = 2850rain- ; максимальная вынуждающая сила Fmax= 40 кН; статический момент массы дебалансов - потребляемая электрическая мощность N - 2,1 кВт масса вибровозбудителя т = 86кг.

Зависимость величины вынуждающей силы от статического момента массы дебалансов определяется по формуле 3.1: где т0- г = Sd - статический момент массы дебалансов, принимаем со - угловая скорость вращения дебалансного вала, рад. где п- частота вращения дебалансного вала w Вынуждающая сила Fa = 0,2 -88982 = 17796,4Я = 17,8/сЯ При установке 2-х вибровозбудителей суммарная максимальная вынуждающая сила составит 2Fa = 35,6кН.

Для обеспечения передачи вертикально направленной вынуждающей силы на арматурный каркас вычислим требуемое усилие обжатия клеммы. Из условия передачи осевой силы равномерно распределенной по клемме, требуемая нормальная сила от каждой полу ступицы определяется по формуле: где К - коэффициент запаса К= 1,1; А - осевая сдвигающая сила Т = 2Fa = 35,6кН; f - коэффициент трения, для принятых условий, в соответствии с [8] принимаем f = 0,25; Требуемое усилие запорного гидроцилиндра для обжатия клеммы: где z - количество затяжных болтов (гидроцилиндров) принимаем z=l; Для обеспечения неизменности геометрических параметров сечения каркаса и определения величины максимально допустимого усилия затяжки клеммы, необходимо выполнить расчет образующих колец каркаса на устойчивость под действием давления от обжатия клеммы. Согласно [143], круговое кольцо подверженное равномерному внешнему давлению q, в начальной стадии нагружения испытывает только кольцевые сжимающие усилия. Потеря устойчивости в плоскости кольца характеризуется появлением изгибных перемещений в этой плоскости.

Отношение допустимой и действующей сжимающих нагрузок составляет: N /N=130994/78320=1,67 .

Следовательно, устойчивость образующего кольца в плоскости обеспечена, при толщине стенки равной 4мм. Учитывая возможность неравномерного приложения сжимающей нагрузки, принимаем образующее кольцо с толщиной стенки 6 мм. Фактически толщина стенки применяемых колец для изготовления каркасов составляет не менее 6-8 мм, для удобства сварки со стержнями рабочей арматуры.

Разработанный механизм предназначен для погружения арматурных каркасов буронабивных свай в бетонную смесь. Использование в качестве каркаса металлопроката обладающего малой гибкостью (труба, двутавр), допустимо только при отсутствии защемления погружаемого элемента (что обеспечивается при их погружении в скважину, заполненную бетонной смесью).

Для погружения, например в грунт, элементов с малой гибкостью, даже при их защемлении, более рациональным будет использование конструкции вибропогружателя представленной на рис. 3.6

Два вибровозбудителя круговых колебаний 1 установлены на общую жесткую платформу 2 соединенную с клеммой 4 упругими элементами 3, имеющими значительную жесткость в осевом направлении, и достаточно податливыми в поперечном. Крепление вибропогружателя на погружаемый элемент, например, трубу, осуществляется на требуемой высоте при обжатии клеммы запорным гидроцилиндром 5 аналогично приведенной выше конструкции.

Конструкция лабораторного стенда самосинхронизирующегося вибропогружателя, измерительная аппаратура и применяемые материалы

Для исследований динамики вибропогружателя был изготовлен стенд, реализующий модель вибрационного погружения каркаса в бетонную смесь с возможностью измерения параметров вибрации каркаса (виброскорости и виброускорения) в различных по глубине точках. Схема испытательного стенда приведена на рис 4.2., фотография общего вида механической части стенда приведена на рис.4.1.

Стенд представляет собой установленную вертикально трубу 3 длиной 5м, с заглушённым нижним торцом. Труба снабжена отверстиями прямоугольной формы для возможности установки датчиков на каркас и выведения кабелей. Отверстия при проведении эксперимента закрываются герметичными металлическими крышками.

В нижней части трубы располагается резиновый амортизатор-демпфер 9, выполненный в виде двухслойной подушки-демпфера из пористой резины толщиной 400мм. В трубу погружен металлический каркас сваи 2 длиной 6,5м; верхняя часть каркаса длиной 1,5м, предназначенная для установки вибропогружателя 1, находится на открытом воздухе. На каркас установлены пьезоаксельрометры 5 на глубине її и 12 от верхнего обреза трубы.

Датчики 5 установлены попарно в двух взаимно перпендикулярных плоскостях (рис. 4.2 а) при помощи винтов М5 на специально приваренные уголки - кронштейны 5 (рис 4.3,4.4).

На эксцентриковые валы вибраторов установлены индукционные датчики угла поворота 8 для определения синхронности их вращения. Датчики установлены строго в одинаковом положении относительно оси вращения эксцентрикового вала, на обоих вибровозбудителях на корпусе под дебалансом (рис. 4.5). На дебаланс прикреплен металлический флажок, который при вращении перекрывает оба полюса датчика, что вызывает появление ЭДС в его обмотке. Кабели датчиков поворота подсоединены к 2х-канальному осциллографу multitronics 223 5А. 6 с датчиков пьезоаксельрометров типа КД-35 сигнал передается на цифровой виброметр ВВМ-201 7 имеющий аналоговый выход на осциллограф 6.

Во время проведения экспериментальных исследований труба заполняется бетонной смесью аналогичной смеси применяемой для изготовления свай-Рит в производственных условиях. Материалом для свай-РИТ на основании СНиП 2.02.03-85 и СП 50-102-2003 служит тяжелый бетон класса по прочности на сжатие не ниже В15 и марки по водонепроницаемости W6, с плотностью не ниже 2200 гр/смЗ. Бетонная смесь должна удовлетворять требованиям ГОСТ

7473. В качестве вяжущих материалов используются портландцементы по ГОСТ 10178 и сульфатостойкие цементы по ГОСТ 22266. Вид и марка цемента выбирается в соответствии с назначением конструкции и условиями ее эксплуатации, требуемым классом бетона по прочности, маркой по морозостойкости и водонепроницаемости, величиной отпускной прочности бетона. Вода для затворения бетонной смеси и приготовления растворов химических добавок должна соответствовать требованиям ГОСТ 23732. В качестве заполнителя для мелкозернистого бетона свай-РИТ используется природный песок со средней плотностью зерен от 2000 до 2800 г/смЗ удовлетворяющий ГОСТ 8736. Мелкий заполнитель для бетона выбирают по зерновому составу, содержанию пылевидных и глинистых частиц, петрографическому составу, радиационно-гигиенической характеристике. Для регулирования и улучшения свойств бетонной смеси и бетона, снижения расхода цемента и энергетических затрат применяют химические добавки, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 24211. Бетонные смеси марок по удобоукладываемости П4 и П5 для свай-РИТ, приготавливаются с обязательным применением пластифицирующих добавок.

Для достижения поставленных целей и решения задач настоящего исследования необходимо измерить следующие величины: - параметры колебаний корпуса-клеммы вибропогружателя в вертикальной плоскости (виброускорение (а), виброскорость (v)); - параметры колебаний каркаса на глубине L1 от места установки вибропогружателя, в вертикальной (a;v) и горизонтальной плоскостях, в зависимости от схемы установки вибровозбудителей; параметры колебаний каркаса (a;v) на глубине L2 от места установки вибропогружателя в вертикальной и горизонтальной плоскостях, в зависимости от схемы установки вибровозбудителей; синхронность и синфазность вращения валов вибровозбудителей, при различных вариантах их установки.

Измерение параметров колебаний (виброускорение (а), виброскорость (v)), осуществлялось виброметром ВВМ-201 в комплекте с четырьмя датчиками акселерометрами КД-35 установленными в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Градуировка [1,27,107] виброметра ВВМ-201 производилась непосредственно перед каждой серией экспериментов на электродинамическом калибровочном столе ЕЕТ - 101. Характеристики датчиков и коэффициенты передачи сигнала приведены в таблице 4.2.

Измерение синхронности вращения валов вибровозбудителей производилось на. всех этапах эксперимента путем сравнения частоты следования пиков сигналов поступающих на двухканальный осциллограф multitronics 223 5 А с индукционных датчиков, установленных на вибровозбудителях при одинаковой частоте развертки и одинаковом коэффициенте усиления для обоих каналов.

В соответствии с методикой экспериментальных работ в процессе исследования вибропогружателя устанавливались: зависимости значений передаваемых на арматурный каркас параметров вибрации (виброскорости, и виброускорения) от глубины погружения каркаса в скважину. Оценка характера передачи вынуждающей силы производилась" путем сравнения величин виброускорений на каркасе на различной глубине; наличие явления самосинхронизации вибровозбудителей в предложенной конструкции и данном способе установки вибропогружателя;соблюдение условий самосинхронизации центробежных вибровозбудителей на различных этапах погружения арматурного каркаса в бетонную смесь

Похожие диссертации на Моделирование процесса взаимодействия вибропогружателя каркасов буронабивных свай и бетонной смеси и разработка самосинхронизирующегося вибропогружателя