SU851131A1 - Прибор дл измерени нормальногодАВлЕНи и Силы ТРЕНи гРуНТА - Google Patents

Description

I Изобретение относится к физике и может быть использовано для иэмере‘ния давления и силы трения грунта по боковой поверхности набивных и забив- < ных свай, свай-оболочек, стен в грунте и т.п. фундаментных конструкций.

Известен прибор для измерения нормальной и касательных составляющих давления грунта, включающий корпус с мембраной, упругие измерительные стержни и тензопреобразователи f1J._ Недостатком данного прибора является сложность конструкции и то, что/ мембрана является одновременно корпусом и контактной поверхностью при- 15 бора с грунтом, и при действии нормального давления грунта она перемещается по направлению этого давления. При этом в месте установки прибора возникает арочный эффект ,соз-*0 дающий погрешность при измерении.

Наиболее близким к предлагаемому является прибор, включающий составной корпус, мембрану, кольцо из порис- __ той резины, упругие измерительные ²³ стержни и тензопреобразователи. Измерение нормального давления осуществляется за счет прогиба мембраны, находящейся в контакте с грунтом, а силы трения — за счет растяжения уп- 30 ругого измерительного стержня с тёнзопреобраэователями при смещении мембраны относительно корпуса [2}.

- Недостатком данного прибора явля-

- ется то, что конструкция его сложна в изготовлении, подготовке к работе (тарировке) и использовании. Этим прибором можно измерить силу трения «л грунта лишь в одном направлении, в , ^и зависимости от ориентации измерительных стержней прибора. Кроме того,

- резиновое кольцо вокруг подвижной части прибора вносит погрешность в результаты измерения силы трения.

Это обусловлено тем, что по мере износа резины, а так же при изменении температуры ее упругие свойства меняются, а следовательно, изменяется и сопротивление перемещению мембраны при действии на ее контактную поверхность силы трения.

Цель изобретения — упрощение конструкции прибора и обеспечение измерения силы трения грунта одновре’5 менно в разных направлениях.

Поставленная цель достигается тем, что в приборе для измерения Нормального давления и силы трения грунта, включающем корпус с упругим кольцом, Ю установленные в корпусе мембрану, уп3

851'131 ругие измерительные стержни, одни концы которых жестко соединены с корпусом, и тензопреобразователи, измерительные стержни выполнены четырехгранными, а мембрана — со скошенными кромками, причем мембрана шарнирно соединена с другими концами измерительных стержней, на каждой грани которых установлен тензодатчик.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Прибор содержит корпус 1, мембрану 2 и упругие измерительные стержни 3, установленные перпендикулярно мембране 2 и симметрично относительно оси прибора.

Нижними концами стержни 3 жестко прикреплены к основанию корпуса 1, верхними — шарнирно, с помощью болтов 4, к мембране 2. Для обеспечения шарнирного сопряжения верхний конец каждого стержня 3 имеет заострение, которое входит в паз 'мембраны 2, и контакт стержня 3 с мембраной 2 осуществляется только по острой кромке стержня 3.

На внутренней поверхности мембраны 2 и на каждой стороне стержней 3 в нижней их части приклеивают тензопреобразователи· 5.

Между стенками корпуса 1 и мембраной 2 по всему периметру установлено кольцо 6 из пористой резины.

Устройство работает следующим образом. *

Под действием нормального давления грунта мембрана 2 прогибается, при этом сопротивление тензопреобразователя увеличивается, что фиксируется регистрирующим прибором. Под действием силы трения мембрана 2 перемещается относительно корпуса, изгибая упругие измерительные стержни 3, при этом на каждом измерительном стержне 3 сопротивление одного тензопреобразователя увеличивается (на растянутом волокне), другого, с противоположной стороны — уменьшается (на сжатом волокне), что также фиксируется регистрирующим прибором.

Если нагрузка на фундамент приложена одновременно в двух направлениях (например, вертикальная и горизонтальная), то трение в другом направлении будет измеряться с помощью другой пары тензопреобразователей 5 на стержнях 3.

Поскольку на мембрану 2 вместе с силой трения всегда действует нормальное давление, то показания тензопреобраэователей 5 всегда содержат суммарное значение от изгиба стержней 3 при действии силы трения и от сжатия стержней 3 при действии нор мального давления. Влияние сжатия стержня 3 от действия нормального давления исключается, если взять среднеарифметическое от значений показаний двух тензопреобразователей 5, приклеенных к противоположным сторонам стержня 3.

Объясняется это тем, что величина показания, обусловленная сжатием стержня от действия нормального давления грунта, входит в суммарную величину показаний обоих тенэопреобразователей с одинаковым знаком, тогда как их показания от действия изгиба имеют разные знаки, а следовательно, с Одной стороны стержня 3 показания (от сжатия при действии нормального давления и от сжатия при действии изгиба) складываются, а с другой стороны (от сжатия при действии нормального давления и от растяжения при действии изгиба) вычитаются.

Таким образом, в среднеарифметическом значении величины показаний, обусловленные действием нормального давления, взаимоуничтожаются.

Окончательное значение силы трения принимается как среднее от значений, полученных на каждом стержне 3 .

С помощью предлагаемого прибора можно измерить силу трения грунта в любом направлении. Для этого следует оттарировать прибор в любых требуемых направлениях.

Как частный случай можно применять прибор прямоугольной формы в плане, а вместо стержней смонтировать пластины.

Claims (2)

1. изобретение относитс  к физике и может быть использовано дл  измерени  давлени  и силы трени  грунта по боковой поверхности набивных и забив ных свай, свай-оболочек, стен в гру те и т.п. фундаментных конструкций. Известен прибор дл  измерени  нор мгшьной и касательных составл ющих давлени  грунта, включающий корпус с мембраной, упругие измерительные стержни и тензопреобразователи f1. Недостатком данного прибора  вл е с  сложность конструкции и то, что, мембрана  вл етс  одновременно корпусом и контактной поверхностью прибора с грунтом, и при. действии нормального давлени  грунта она перемещаетс  по направлению этого давлени . При этом в месте установки прибора возникает арочный эффект, соз дающий погрешность при измерении. Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  прибор, включающий составно корпус, мембрану, кольцо из пористой резины, упругие измерительные стержни и тензопреобразователи. Измерение нормального давлени  осущест вл етс  за счет прогиба мембраны, наход щейс  в контакте с грунтом, а силы трени  - за счет раст жени  уп ругого измерительного стержн  с тензопреобразовател ми при смещении мембраны относительно корпуса 2}. Недостатком данного прибора  вл етс  то, что конструкци  его сложна в изготовлении, подготовке к работе (тарировке) и использовании. Этим прибором можно измерить силу трени  грунта лишь в одном направлении, в , зависимости от ориентации измерительных стержней прибора. Кроме того, резиновое кольцо вокруг подвижной части прибора вносит погрешность в результаты измерени  силы трени . Это обусловлено тем, что по мере износа резины, а так же при изменении температуры ее упругие свойства мен ютс , а следовательно, измен етс  и сопротивление перемещению мембраны при действии на ее контактную поверхность силы трени . Цель изобретени  - упрощение конструкции прибора и обеспечение измерени  силы трени  грунта одновременно в разных направлени х. Поставленнги цель достигаетс  тем, что в приборе дл  измерени  нормального давлени  и силы трени  грунта, включгиоцак корпус с упругим кольцом, установленные в корпусе мембрану, упругие измерительные стержни, одни концы которых жестко соединены с кор пусом, и тензопреобразователи, измерительные стержни выполнены четырехгранными , а мембрана - со скошенными кромками, причем мембрана шарнирно соединена с другими концами измерительных стержней, на каждой грани которых установлен тензодатчик. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый прибор на фиг. 2 - раз рез А-А на фиг. 1. Прибор содержит корпус 1, мембрану 2 и упругие измерительные стержни 3, установленные перпендикул рно мембране 2 и симметрично относительно оси прибора. Нижними концами стержни 3 жестко прикреплены к основанию корпуса 1, верхними - шарнирно, с помощью болтов 4, к мембране 2. Дл  обеспечени  шарнирного сопр жени  верхний конец каждого стержн  3 имеет заострение, которое входит в пазмембраны 2, и контакт стержн  3 с мембраной 2 осуществл етс  только по острой кромке стержн  3. На внутренней поверхности мембраны 2 и на каждой стороне стержней 3 в нижней их части приклеивают тензопреобразователи- 5. Между стенками корпуса 1 и мембраной 2 по всему периметру установлено кольцо б из пористой резины. Устройство работает следующим образом . Под действием нормального давлени  грунта мембрана 2 прогибаетс , при этом сопротивление тензопреобразовател  увеличиваетс , что фиксируетс  регистрирующим прибором. Под действием силы трени  мембрана 2 пе ремещаетс  относительно корпуса, из гиба  упругие измерительные стержни 3, при этом на каждом измеритель ном стержне 3 сопротивление одного тензопреобразовател  увеличиваетс  (на раст нутом, волокне), другого, с противоположной стороны - уменьша етс  (на сжатом волокне), что также фиксируетс  регистрируют прибором Если нагрузка на фундамент прило жена Одновременно в двух направлени х (например, вертикальна  и гори зонтальна ), то трение в другом направлении будет измер тьс  с помощью другой пары тензопреобразователей 5 на стержн х 3. Поскольку на мембрану 2 вместе с силой трени  всегда действует нормальное давление, то показани  тенз преобразователей 5 всегда содержат суммарное значение от изгиба стержней 3 при действии силы трени  и от сжати  стержней 3 при действии нормального давлени . Вли ние сжати  стержн  3 от действи  нормального давлени  исключаетс , если вз ть среднеарифметическое от значений показаний двух тензопреобразователей 5, приклеенных к противоположным сторонам стержн  3. Объ сн етс  это тем, что величина показани , обусловленна  сжатием стержн  от действи  нормального давлени  грунта, входит в суммарную величину показаний обоих тензопреобразователей с Одинаковым знаком, тогда как их показани  от действи  изгиба имеют разные знаки, а следовательно , с Одной стороны стержн  3 показани  (от сжати  при действии нормгшьного давлени  и от сжати  при действии изгиба) складываютс , а с другой стороны (от сжати  при действии нормального давлени  и от раст жени  при действии изгиба) вычитаютс . Таким образом, в среднеарифметическом значении величины показаний, обусловленные действием нормального давлени , взаимоуничтожаютс . Окончательное значение силы трени  принимаетс  как среднее от значений , полученных на каждом стержне 3. С помощью предлагаемого прибора можно измерить силу трени  грунта в любом направлении. Дл  этого следует оттарировать прибор в любых требуемых направлени х. Как частный случай можно примен ть прибор пр моугольной формы в плане, а вместо стержней смонтировать пластины . Формула изобретени  Прибор дл  измерени  нормального давлени  и силы трени  грунта, включакнций корпус с упругим кольцом, установленные в корпусе мембрану, упругие измерительные стержни, одни концы которых жестко соединены с корпусом , и тензопреобразователи, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и обеспечени  измерени  силы трени  грунта одновременно в разных направлени х , измерительные стержни выполнены четырехгранными, а мембрана - со скошенными кромками, причем мембрана шарнирно соединена с другими концами измерительных стержней, на каждой грани которых установлен тензодатчик. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 9 317926, кл. G 01 L 1/22, 1968.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 580270, кл. Е 02 D 1/00, 1975.